LG사이언스랜드

전체메뉴보기 검색 과학상자

지열발전소 - 지열로 만드는 전기 목록

조회 : 4107 | 2012-10-09

 

지난 9월 25일 경상북도 포항시 흥해읍 남송리에서는 우리나라 최초의 지열발전소 기공식이 열렸습니다. 화산 지대도 아닌 곳에 지열발전소가 건립되는 것은 우리나라 뿐 아니라 아시아에서도 처음이며, 전 세계적으로는 프랑스와 독일에 이어 세 번째라고 합니다. 지식경제부와 포항시는 지난 2년간 지열발전이 경제적 타당성이 있는지 조사했으며, 2015년까지 지열발전소 건립을 마치고 전기를 생산할 예정이라고 발표했습니다. 국내 다른 지역에서는 지하로 1km 내려갈 때마다 온도가 25°C씩 증가하는데, 포항 지역에서는 1km마다 35°C씩 증가한다고 합니다. 즉, 포항 지역이 지열발전에 유리한 조건을 갖추고 있는 셈인데요, 그 이유는 열을 잘 발산하지 않는 성분으로 이루어진 암석층 때문이라고 추정하고 있습니다.

 

 

1

아이슬란드에 있는 한 지열발전소의 모습;
아이슬란드에서는 전체 전력량의 30%를 지열발전으로 생산하고 있다.
(사진 출처: 위키피디아 퍼블릭도메인 (CC) by Gretar Ívarsson)

 

*알아보기*
- 지열에너지
- 지열발전
- 지열발전의 장점과 단점


*관련 단원*
열전달과 우리 생활 (초등학교 4학년 2학기 과학)
화산과 지진 (초등학교 4학년 2학기 과학)
에너지 (초등학교 6학년 2학기 과학 )
열에너지 (중학교 1학년 과학)
전기 (중학교 3학년 과학)

 


올해 여름은 정말 무더웠습니다. 전국이 폭염과 열대야로 몸살을 앓았습니다. 우리나라에서는 해마다 여름이 더 더워지고 있다고 느끼는 사람들이 많습니다. 그럴 때마다 인류가 안고 있는 심각한 문제 ‘지구온난화’를 떠올리게 됩니다. 지구온난화라는 어려운 문제를 풀기 위해서 세계 여러 나라가 머리를 모으고 있지만 아직 쉽고 명쾌한 해결책은 나타나지 않은 것 같습니다. 사실 지구온난화의 주범은 화석연료이고, 대표적인 화석연료는 석유입니다. ‘호모오일리쿠스’라는 말까지 나올 정도로 오늘날 현대인은 석유에 의지하여 살아가고 있습니다. 그러나 지구온난화를 해결하기 위해서는 석유를 대신할 수 있는 신·재생에너지를 개발해야 합니다. 우리에게 충분한 에너지를 공급하면서도 석유보다 온실가스를 훨씬 덜 만들어내는(혹은 아예 만들어내지 않는) 에너지원을 찾는 일이 무엇보다 중요합니다. 신·재생에너지원에는 태양열, 풍력, 소수력, 지열 등이 있습니다. 우리나라 최초의 지열발전소 건립 소식에 즈음하여 이번 주에는 지열에너지와 이를 이용한 지열발전에 대해 알아보겠습니다.

 

 

지열에너지
지열에너지란 지구가 가지고 있거나 만들어내는 열에너지를 말합니다. 그 중에서 약 20%는 지구가 처음 만들어질 때 생겼던 것이고 약 80%는 방사성 물질의 붕괴에 의해서 발생하는 것입니다. 지열에너지는 지구의 핵으로부터 표면까지 전달되는데, 그러는 동안 서서히 온도가 낮아집니다. 우리가 살고 있는 지구의 표면 온도는 얼마 되지 않지만 지구의 가장 안 쪽인 핵은 온도가 5,000°C가 넘을 정도로 뜨겁습니다. 일반적으로 대부분의 지역에서는 지하로 1km 내려갈 때마다 온도가 25~30°C 정도 증가합니다. 그런데 화산이나 온천이 있는 지역처럼 다른 지역보다 온도 증가 정도가 더 큰 곳도 있습니다. 정도의 차이는 있지만 지열에너지는 어느 곳에나 있기 때문에 사람들은 오래 전부터 지열에너지를 이용해오고 있습니다. 우리 주변에서 가장 쉽게 생각할 수 있는 예가 온천입니다. 이미 기원전부터 온천을 이용했다는 기록이 있을 정도로 온천의 역사는 오래되었습니다. 지열에너지를 이용해서 난방을 하는 지역도 전 세계적으로 많이 있습니다. 현재 약 70개 국가에서 지열에너지를 이용한 난방을 실시하고 있다고 합니다. 우리나라에서도 몇 년 전부터 경상북도 포항시와 강원도 화천군 등에서 지열수를 뽑아 올려 지역의 난방과 온수 급탕용으로 사용하고 있습니다. 또 축산 농가의 축사 난방에도 지열에너지를 이용할 수 있게 정부가 지원하고 있습니다. 

 

 

2
온천욕을 즐기고 있는 일본원숭이;
온천은 지열에너지를 직접 이용하는 대표적인 예다.
(사진 출처: 위키피디아 (CC) by Yosemite) 

 

 

지열발전
지열발전은 지열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것입니다. 현재 24개 국가에서 지열발전으로 전기를 생산하고 있습니다. 지열발전으로 가장 많은 전기를 생산하는 나라는 미국입니다. 하지만 미국은 워낙 전기 사용량이 많은 나라라서 지열발전이 차지하는 비중이 1%도 되지 않을 정도로 작습니다. 그에 비해 아이슬란드, 필리핀, 엘살바도르에서는 그 나라 전기 생산량의 25% 이상을 지열발전이 맡고 있습니다. 국제지열에너지협회(The international geothermal association)의 발표에 따르면 지열발전에 의한 전기 생산량이 2005년부터 2010년까지 전 세계적으로 20% 늘어났으며, 2015년이 되면 2010년 생산량의 세 배 정도까지 늘어날 것이라고 합니다.

 

지열발전은 터빈을 돌려서 전기를 생산한다는 점에서 다른 발전과 크게 다르지 않습니다. 터빈을 돌리는 에너지가 지열에너지라는 점만 다를 뿐입니다. 지열발전의 방법은 크게 세 가지가 있습니다. 가장 단순한 방법은 150°C가 넘는 고온 수증기를 직접 사용하는 방법입니다. 가장 오래된 방법이기도 합니다. 그 다음으로는 지하 깊은 곳에서 고압의 열수를 끌어올려 저압 탱크를 통과시키고 그 때 발생하는 수증기로 터빈을 돌리는 방법이 있는데, 이 방법이 요즘 가장 보편적으로 쓰인다고 합니다. 이 방법을 쓰려면 지하에서 끌어올린 물의 온도가 적어도 180°C는 되어야 한다고 합니다. 세 번째 방법은 가장 최근에 개발된 방법인데, 이 방법은 열수의 온도가 그다지 높지 않은 경우에 쓸 수 있습니다. 끓는점이 매우 낮은 액체를 함께 써서, 열수가 다른 액체의 증기를 만들게 함으로써 터빈을 돌리는 방법입니다. 물의 온도가 57°C 이상만 되면 쓸 수 있기 때문에 최근에 지어지는 지열발전소는 주로 이 방식을 쓰고 있다고 합니다.  

 

3
발전소에서 사용하는 증기 터빈;
화석 연료를 쓰는 화력발전소나 지열에너지를 이용하는 지열발전소나
터빈을 사용하여 전기를 생산한다.
(사진 출처: 위키피디아 (CC) by Markus Schweiss)

 

 


지열발전의 장점과 단점
지열발전은 분명히 매우 친환경적인 발전 방법입니다. 온실가스인 이산화탄소만 하더라도 화력발전과 비교할 때 아주 적은 양 밖에 배출하지 않습니다. 또 지열에너지가 기상 조건에 별로 영향을 받지 않는다는 점도 지열발전이 다른 신재생에너지를 이용한 발전보다 좋은 점 중의 하나입니다. 예를 들어 태양광발전이나 풍력발전의 경우 기상 변화의 영향이 큽니다. 게다가 지열발전에는 별도의 연료가 필요하지 않기 때문에 석유나 석탄 같은 화석연료 가격이 폭등해도 영향을 받지 않습니다. 적은 면적에 발전소를 건립하여 주변 지역에 필요한 전력을 충분히 공급할 수 있다는 점도 지열발전이 가진 장점입니다. 지구가 가지고 있는 전체 열에너지에 비해 발전에 사용하는 지열에너지의 양이 얼마 되지 않는다는 사실 또한 지열발전의 미래를 밝게 합니다.

 

 

4

이란에 설치된 풍력발전기;
풍력발전에는 바람의 세기가 중요하기 때문에 적절한 설치 장소를 선정하는 일이 중요하다.
(사진 출처: 위키피디아 (CC) by Pemies)

 

 

그렇지만 지열발전에도 단점은 있습니다. 충분한 지열에너지를 얻기 위해서 지하 깊은 곳까지 내려가야 하기 때문에 기술적인 어려움이 있습니다. 초기 설치비용도 많이 듭니다. 지하로부터 수증기 또는 열수를 끌어올릴 때 땅 속 깊은 곳에 있던 유해 성분들이 대기 중으로 방출될 염려도 있습니다. 그렇기 때문에 지열발전소에는 이런 성분들을 다시 지하로 돌려보내거나 제거할 수 있는 시설을 반드시 마련해야 합니다. 또 지열발전소가 땅의 안정성에도 영향을 줄 수 있기 때문에 유의해야 합니다. 뉴질랜드 와이라카이에서는 지열발전소 때문에 땅이 내려앉은 적이 있다고 합니다. 그러므로 지열발전소를 짓기 전에 반드시 주변 지형 조건을 확인하고 철저히 조사함으로써 나중에라도 지반이 내려앉는 일이 일어나지 않게 해야 합니다.

 

 

*더 찾아보기*
- 따끈따끈과학의 다른 글 읽기

 녹색성장과 신재생에너지
http://lg-sl.net/product/scilab/sciencestorylist/HHSC/readSciencestoryList.mvc?sciencestoryListId=HHSC2009030001

위기의 지구를 구하라!
http://lg-sl.net/product/scilab/sciencestorylist/HHSC/readSciencestoryList.mvc?sciencestoryListId=HHSC2009120004

지구촌에 떨어진 미션, 탄소를 없애라!
http://lg-sl.net/product/scilab/sciencestorylist/HHSC/readSciencestoryList.mvc?sciencestoryListId=HHSC2012040003

 

 

* 한 걸음 더*
- 전기를 생산하는 방법에는 어떤 것들이 있는지 자세히 알아보세요.
- 신재생에너지에는 어떤 것들이 있는지 알아보고, 우리나라의 신재생에너지 실태에 대해 조사해보세요.
- 우리 주변에서 지열에너지를 이용하고 있는 사례를 더 찾아보세요.

 

 

주제!
전기 ,에너지
관련단원 보기
*초등6학년 2학기 에너지
돈이 보인다 - 미세문자와 위조 지폐
*초등6학년 2학기 에너지
페트병으로 만든 크리스마스트리 : 플라스틱의 세계
*초등5학년 2학기 전기회로
생각보다 다양한 회로의 종류 3
사진올리기 바로가기