재앙을 에너지로, 일본 핫초바루 지열발전소

 

재앙을 에너지로, 일본 핫초바루 지열발전소

 

 

  불의 고리, 우리에게는 지진과 화산 폭발 등 재앙의 지역으로 익히 알려져 있다. 불의 고리에 해당되는 지역은 인간의 힘으로는 어쩔 수 없는 이 자연 재해에 무력해지기보다는 이에 의한 피해를 줄이고자 항상 대비책을 세우고 주민들에게 대피 훈련을 시키며 적응해왔다. 또한 재앙으로 여겨지던 이 불의 고리 지역의 특성을 이용하여 전력까지 생산해 인간에게 도움이 되도록 바꾸고 있다. 화산 지대의 뜨거운 지열을 이용한 '지열 발전'이 바로 이것이다.

  화력 발전도 이와 비슷하다고 볼 수 있으나 석유 등을 연소하여 증기를 만드는 화력 발전과 달리 지열 발전은 화석 연료를 전혀 사용하지 않고 지하의 열에서 뽑아낸 증기를 이용하는 청정한 에너지라는 차이점이 있다. 대학생의 신분으로 일본의 아소산 지역에 있는 ‘핫초바루 지열발전소’를 견학할 기회를 얻게 되었고, 기사로 담게 되었다.

 

[사진1. 핫초바루 지열발전소의 지하정 모형]

 

  아소산 지역은 아직까지 활발하게 활동하는 활화산 지역으로, 이를 이용한 온천 관광지로도 유명하다. 많은 관광객들은 휴식을 위한 온천 관광지로 이 아소산 지역을 방문하지만 사실 일본에 큰 보탬이 되는 여러 지열 발전소가 위치해있기도 하며, 이 8개의 지열 발전소들은 일본 전체 지열 발전량의 40% 가량을 차지하고 있다.

  핫초바루 지열발전소는 그 중에서도 일본에서 가장 큰 규모를 자랑하는 지열발전소이다. 규슈전력이 1949년 오이타현하에서 지열 발전을 연구하기 시작하며 1967년 오다케에서 발전이 개시되었고, 10년 후 핫초바루 발전소에도 발전을 시작하여 1990년 개시된 2호기와 함께 총 11만 키로와트를 생산해내고 있다.

 

 

[사진2. 지열 발전 시스템의 원리]

 

■지열 발전 시스템의 원리 

  아소산의 지하 깊은 곳에 갇혀 있는 고온의 마그마로부터 열이 주위로 전해지기 때문에 평균 2000미터 정도에 지하정을 파고 이 열을 이용하여 발전을 하게 된다. 지열 발전은 크게 증기정과 이상 유체 수송관, 기수분리기와 터빈, 발전기, 그리고 냉각탑으로 이루어져 있다.

  증기정은 지하 심부의 지열 저류층에서 열수와 증기를 뽑아내기 위한 우물로, 이 증기로 터빈을 회전시키게 된다. 증기와 열수가 섞여있는 유체는 이상 유체 수송관을 통해 발전소로 보내지고, 기수 분리기를 통해 증기와 이 유체가 분리되게 된다. 분리된 증기는 터빈으로, 남은 열수는 플래셔를 경유하여 환원정을 통해 다시 지하로 보내지게 되고 터빈은 발전기를 회전하기 위한 날개로 풍차와 같은 역할을 하게 된다.(증기의 힘으로 회전) 그리고 복수기에서 만들어진 온수는 냉각탑에서 재냉각하여 복수기로 보내져서 증기를 냉각하는 데에 다시 사용되게 된다.

  여기서 이송된 증기는 1분에 3600rpm의 속도를 가지고 있으며 이 에너지가 변압기를 통해 11만 볼트로 승압되어 오이타현으로 보내지게 되는 원리이다.

 

 

[사진3. 핫초바루 지열발전소의 견학 현장]

■ 우리나라와 일본의 지열 발전 현황과 미래

  화산은 이렇듯 일본에게 재앙으로,  재해로 다가오기도 하지만 원자력, 석탄화력과 함께 안정되게 공급할 수 있는 자원으로 활용되기도 한다. 발전 전체에 차지하고 있는 비중은 작다고 하나 석탄, 혹은 석유와 같이 수입이 필요하고 환경을 해치는 자원이 아닌 자체가 나라에, 그리고 지구의 환경에 큰 도움이 된다.

  높은 온도의 열을 이용한 지열 발전부터 활성화 되어왔기 때문에 비화산지대인 우리나라의 지열발전은 이제 막 시작 단계에 들어섰다고 볼 수 있다. 하지만 아시아 최초로 비화산지대인 포항에 MW 급의 지열발전소를 지어 1000가구가 사용할 수 있는 전기를 보급할 예정에 있는 등 발전을 거듭하고 있다. 11만 키로와트, 즉 110 MW를 생산하는 핫초바루 지열 발전소에 비하면 적은 생산량이지만 가지고 있는 지열의 보유량이 다르기 때문에 아직 비교하기엔 이르다. 이를 토대로 제주도와 울릉도 등의 다른 지역에도 지열 발전소가 설치될 수 있을 것으로 기대된다.

  일본은 세계 3위의 지열 에너지 잠재력을 가지고 있으나 발전 용량은 그에 미치지 못하는 8위에 머물러 있다. 무려 23GW의 잠재력을 가지고 있음에도 이의 2%에 해당하는 전력만 생산하고 있는 것이다. 그 이유에는 대부분의 지열 발전 가능 지역이 국립공원 등 발전에 제한이 있는 지역에 속해있고 일본에 깊숙이 자리 잡고 있는 온천 문화로 인해 온천의 소유주들이 지열 발전을 꺼리는 것이 컸다고 볼 수 있다.

  이에 최근 국립공원의 규정을 간소화하고 미이용 온천수만을 이용한 바이너리 발전 방식을 추진하는 등 지열 발전을 더욱 활성화시키기 위한 일본 정부의 노력이 계속되고 있다. 또한 현재도 비중이 작다고는 하나 현재 연간 20만 KL 양의 석유 역할을 한다고 하니 (이는 드럼통으로 백만 개 분을 생산해내는 것과 같은 양) 앞으로의 역할은 더욱 기대해 볼 만 하다.