염수와 담수 혼합: 아시아에서 전기를 생산하는 일본의 독특한 방식

(댄 트리) - 강어귀와 항구가 담수와 염수가 만나는 장소일 뿐만 아니라 수백만 명의 사람들에게 안정적인 에너지원을 제공하는 "자연 발전소"가 되는 날을 상상해보세요.

연료도 없고, 배출물도 없고, 폐기물도 없이, 담수와 소금물을 섞기만 하면 전기가 생산되는 세상을 상상해보세요.

이런 공상과학적인 시나리오는 아시아 최초로, 전 세계적으로는 두 번째로 일본에서 삼투압 발전소가 가동되면서 현실이 되었습니다.

잊혀진 깨끗한 에너지원

가디언 에 따르면, 염도 구배 에너지라고도 불리는 삼투압 발전은 오랫동안 과학자들 에 의해 잠재적인 재생 에너지원으로 분류되어 왔습니다.

이 기술의 원리는 자연적인 삼투 현상에서 비롯됩니다. 즉, 물이 반투과성 막을 통해 염도가 낮은 지역(담수)에서 염도가 높은 지역(바닷물)으로 이동하면서 압력이 발생하고, 이 압력을 이용해 터빈을 돌리고 전기를 생산합니다.

후쿠오카에 위치한 이 발전소는 연간 약 88만kWh의 전기를 생산하도록 설계되었습니다(사진: TG).

이 원리는 자연에서 이미 매일 일어나고 있습니다. 식물이 토양에서 물을 흡수하여 세포에 영양분을 공급하는 방식입니다. 하지만 21세기에 들어서야 반투막 기술이 내구성과 정교함을 갖춰 인간이 이 현상을 이용하여 안정적인 해류를 생성할 수 있게 되었습니다.

그러나 친환경 에너지를 향한 세계적인 경쟁에서 삼투압 발전은 풍력, 태양광, 수력 발전에 비해 주목을 덜 받아왔습니다. 그 이유는 효율성과 초기 투자 비용의 문제 때문입니다.

하지만 일본의 노력으로 이 "잊혀진" 에너지원이 다시 유망한 위치로 돌아오고 있습니다.

최근 일본은 규슈 후쿠오카시에 삼투압 발전소를 공식 가동했습니다. 이는 아시아에서는 최초이자, 덴마크의 마리아게르 삼투압 발전소(2023년 가동)에 이어 세계에서 두 번째 프로젝트입니다.

일본은 수력 발전 분야에서 오랫동안 축적한 전문 지식을 바탕으로 삼투압 기술을 산업적 규모로 '업그레이드'했습니다.

후쿠오카 발전소는 연간 약 88만 kWh의 전력을 생산하도록 설계되었습니다. 이는 약 220가구가 소비할 수 있는 전력량에 해당합니다. 적지 않은 양이지만, 향후 확장을 위한 발판이 될 것입니다.

특히, 생산된 모든 전기는 인근 해수담수화 플랜트에 전력을 공급하여 후쿠오카시에 깨끗한 물을 공급할 수 있도록 합니다. 이는 전기를 생산하는 동시에 깨끗한 물 부족 문제를 해결하는 이중 복합 모델로, 특히 담수가 부족한 해안 도시에 유용합니다.

독특한 작동 메커니즘

후쿠오카에서는 담수나 처리된 폐수가 반투막의 한쪽으로 유입되고, 해수는 다른 쪽으로 유입됩니다. 염분 농도 차이로 인해 물이 막을 통과하여 해수 쪽의 압력이 증가합니다.

이 압력은 운동 에너지로 변환되어 발전기에 연결된 터빈을 회전시켜 연속적인 전류를 생성합니다.

멜버른 대학교(호주)의 샌드라 켄티시 교수는 "일본 프로젝트의 특징은 해수담수화 공정 후 남은 염수인 농축 해수를 사용하여 농도 차이를 높인다는 점입니다. 이 방식은 효율성을 극대화하고 해수담수화 플랜트에서 발생하는 부산물을 활용하는 데 도움이 됩니다."라고 말했습니다.

날씨에 따라 달라지는 풍력이나 태양광 발전과 달리, 삼투압 발전은 연중무휴 24시간 생산이 가능합니다. 바다와 강은 사실상 무한한 원자재 공급원을 제공하여 안정적이고 저탄소이며 완전 재생 가능한 전기 공급을 보장합니다.

과제와 전망

전기삼투는 그 잠재력이 분명함에도 불구하고 여전히 상당한 기술적 난제에 직면해 있습니다. 펌프 시스템은 막을 통해 물을 밀어내는 데 많은 에너지가 필요하고, 막 자체는 마찰과 불순물에 취약합니다.

삼투압 에너지를 생산하는 비용이 대중적인 재생 에너지원보다 여전히 높은 것은 바로 이러한 요인 때문입니다.

하지만 전문가들에 따르면 이러한 장벽은 극복할 수 없는 것은 아닙니다. 새로운 소재, 첨단 폐수 처리 기술, 그리고 최적의 시스템 설계를 통해 점차 어려움이 해소되고 있습니다.

노르웨이, 한국, 스페인, 카타르 등 여러 국가도 일본을 모델로 삼아 시범 프로젝트를 시작했습니다.

후쿠오카 사건은 일본에만 중요한 의미가 있는 것이 아닙니다. 삼투압 발전이 실험실에서 현실 세계로 진출하여 글로벌 에너지 다각화 전략의 실현 가능한 선택지가 되었음을 보여줍니다.

인류가 온실가스 배출을 줄이고 기후 변화에 대처하기 위해 노력하는 가운데, 모든 깨끗한 에너지원은 전략적 가치를 지닙니다.

연구자들은 삼투압 발전이 확대된다면, 특히 강이 풍부한 해안 국가에서 중요한 보충 에너지원이 될 수 있을 것으로 믿고 있습니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tron-nuoc-man-va-nuoc-ngot-cach-tao-dien-doc-nhat-chau-a-cua-nhat-ban-20250906074019738.htm