0. 목차
- '지열 발전'이란?
- '지열 발전'과 관광 산업은 양립 가능한가?
- 바이너리 발전
- 바이너리 발전 갤러리
1. '지열 발전'이란?
지구 온난화가 진행되면서, 이에 대처하기 위해 화석 연료를 대신해 이산화탄소를 배출하지 않는 '재생 가능 에너지'에 의한 발전의 필요성이 크게 대두되고 있다. 하지만 재생 가능 에너지로서 가장 기대되는 '태양광 발전(Solar Power System)'이나 '풍력 발전(Wind Power Generation)'은 기상 조건이나 시간에 따라 발전량이 크게 달라져, 전력을 확보하는 방책으로서의 확실성이 부족하다는 난점이 있다. 그래서 보조적인 전력원이 필요한데, 그중 기대되는 것이 '지열 발전'이다.
화산 밑에는 지하 깊은 곳에서 올라온 '마그마(Magma)'가 있다. 이 마그마의 열을 이용해 발전하려는 방법이 바로 '지열 발전(geothermal power generation)'이다. 지열 발전의 역사는 오래되었다. 20세기 초 이탈리아에서 실험이 거듭되었고, 1942년에는 12만 kW를 넘는 발전량을 보이며 실용화되었다. 현재 지열 발전을 적극적으로 활용하고 추진하는 나라는 아이슬란드와 일본이다. 특히 아이슬란드의 경우, 필요한 전원의 거의 100%를 '재생 가능 에너지'로 공급하고 있는데, 그 내역을 보면 2016년 기준 수력 발전이 약 70%, 지열 발전이 약 30%를 차지한다.
아래는 지열 발전이 풍부한 나라를 표로 정리한 것이다.
| 순위 | 나라 | 자원량(만 kW) |
| 1 | 미국 | 3900 |
| 2 | 인도네시아 | 2700 |
| 3 | 일본 | 2300 |
| 4 | 필리핀 | 600 |
| 5 | 멕시코 | 600 |
2. '지열 발전'과 관광 산업은 양립 가능한가?
일본의 경우, 화산이 있는 곳에는 온천이 있다. 하지만 그 대부분은 국립공원 안에 있으며, 게다가 온천은 공원의 주요한 관광 자원이 된다. 지열 발전에서는 지하 깊은 곳까지 관정을 파서 마그마로 뜨거워진 '열천(지열에 의하여 지하수가 그 지역의 평균 기온 이상으로 데워져 솟아 나오는 샘)'의 근원에서 직접 뜨거운 물을 끌어와 발전을 하려고 한다. 하지만 '열천'은 그 온천 지대가 관광지로 성립하기 위한 '생명선'이기도 하다. 지열 발전을 위해 '열천'에 손을 대어 온천에 커다란 피해를 주게 되면, 관광 산업에 미치는 영향이 매우 커진다. 그래서 일본의 관광 산업계에서는 지열 발전에 반대하는 경우가 많다. 물론 관광 산업에 종사하는 사람들 입장에서는 당연한 반응이다.
또 일본의 온천 지대가 지열 발전에 부적당하다고 생각되는 지형이 있다. 많은 경우 온천 지대는 산속에 있기 때문에, 대규모 지열 발전소를 세우기 위해서는 산과 들을 크게 깎아내야 한다. 이것은 대규모 환경 파괴로 이어져, 온난화 대책을 목적으로 한 활동이 지구 환경에 안 좋은 결과를 초래하고 만다.
풍력 발전의 '설비 이용률'은 약 12% 정도라고 한다. 한편, 지열 발전의 '설비 이용률'은 80%에 이를 정도로 가동률이 좋고, 비용 대비 효과가 뛰어난 발전 방법이다. 하지만 사전 발굴 조사나 발전소 건설 등의 비용은 엄청나다. 이러한 관점 등에서 보면, 일본에서 대규모 지열 발전소의 보급을 기대하기 어려운 것이 현실이다.
3. 바이너리 발전
이러한 문제 때문에, 지열 발전을 대신해 온천 자원을 효과적으로 사용하려는 시도가 있는데, 그것을 '바이너리 발전(Binary Power Generation)'이라고 한다.
3-1. 소규모 지역 분산형 발전이다.
대규모 지열 발전소는 건설하는 데는 넓은 땅이 필요하며, 화력 발전이나 원자력 발전 같은 대규모 집중형 발전의 연장선상에서 구상되고 있다. 한편 '바이너리 발전'은 소규모 지역 분산형 발전이다. 다만, 발전량은 지열 발전보다 훨씬 적어, 일본 최대의 지열 발전소 출력이 11만 kW인 데 비해, '오이타 현(일본 규슈 북동부에 있는 현)' 벳푸 시에 건설된 '코스모텍 벳푸 바이너리 발전소(Cosmotech Beppu Binary Power Plant)'의 경우 발전량이 500kW이다. 발전소의 넓이도 지열 발전소와 비교하면 놀랄 정도로 작다.
이처럼 대규모 발전소를 1개 만드는 것이 아리아, 소규모 발전소를 많이 만들어 현지에서 사용하고, 남는 전력을 판매하는 개념이 '바이너리 발전'의 핵심이다. 일본 규슈의 벳푸 온천 마을에서는 민가의 마당에 만들어진 것도 있다.
3-2. 바이너리 발전의 구조
'바이너리 발전(Binary Power Generation)'의 구조는 지열 구조와 비교하면 매우 단순하다. 열천으로부터 끌어올린 온천물이 여관의 목욕탕으로 가는 도중에 그것을 그대로 이용하는 방법이다. 이렇게 하면 열천에 손을 댈 필요가 없어, 관광 산업에 피해를 주는 일이 없다. 그러면 관광 산업계로부터 반대 목소리를 들을 염려도 없다.
'바이너리 발전'을 지탱하기 위해 쓰이는 것 중 가장 중요한 것이 '대체 프레온'이다. '프레온(Freon)'은 오존층을 파괴하는 것으로 알려져 사용이 금지되었지만, 현재는 오존층을 파괴하지 않는 '대체 프레온'이 개발되어 있다. 대체 프레온의 끓는점은 30℃ 정도로 낮기 때문에 온천의 열천으로 충분히 끓일 수 있다. 이렇게 끓인 대체 프레온으로 터빈을 돌려 발전하는 것이 '바이너리 발전'이다. 다만, 온천에는 '탕화(온천물이 흐르는 곳에 생기는 광물성 침전)'로 대표되는 다양한 성분이 포함되어 있기 때문에, 온천물이 흐르는 파이프가 막히므로, 주기적으로 교환해 줘야 한다. 이 때문에 열천으로 직접 대체 프레온을 끓이지 않고, 열천으로 물을 끓인 다음 뜨거워진 물로 '대체 프레온'을 끓인다. 이처럼 2개의 열 사이클이 사용돼서 '바이너리 발전'이라고 부른다.
4. 지열 발전소 갤러리
4-1. 스바르쳉기 지열 발전소, 블루 라군
- 위치: 아이슬란드
아래의 사진은 '아이슬란드'의 '스바르쳉기(Svartsengi) 지열 발전소'이다. 2000m 깊이에서 올라오는 증기로 감싸이 발전소의 발전량은 약 7.6만 kW이며, 분리된 뜨거운 물은 발전소 둘레에 5000m²나 되는 넓은 노천 온천을 만들어 낸다.
'블루 라군(Blue laggon)'이라고 불리는 그 넓은 노천 온천은 아이슬란드 국제 공항 근처에 있어, 그것을 보기 위해 해외에서 많은 관광객들이 찾아간다. 48시간마다 새로운 물로 교체되는 '블루 라군'의 온천수는 연중 내내 39℃를 유지하고 있으며, 온천수에는 바닷물이 일부 섞여 있어 '실리카(silica)' 등 피부에 좋은 미네랄이 풍부하다.
4-2. 핫초바로 지열 발전소
- 위치: 일본
'규슈 전력(KYUDEN)'의 '핫초바루 발전소'는 일본 최대의 지열 발전소다. '규슈 전력'이 1949년 '오이타 현'하에서 지열 발전을 연구하기 시작하여, 1967년 '오다케'에서 발전이 개시되었고, 10년 후 '핫초바루 발전소'에도 발전을 시작하였다. 오이타 현 '구주 화산'의 지열을 이용해 발전을 하고 있다. 1990년부터는 2호기도 개시되어 함께 약 22만 세대의 수요를 충족시킬 수 있는 11만 kW를 생산해 내고 있다. 대규모 발전소이지만, 근처에 있는 또 하나의 지열 발전소인 '오다케 발전소'에서 원격 조작하기 때문에 무인으로 운영되고 있다고 한다.
