[일본] 온천 바이너리 발전 시도
지열(地熱)발전의 개발 시도로서 온천지에서의 활용되는 바이너리 발전에 관하여 현황과 과제, 앞으로의 가능성에 관하여 고찰하였다.
바이너리 발전은 지열 발전 방법의 하나로 지열로 탄화불소(炭化弗素)를 가열하여 그 압력으로 터빈을 돌리는 2단계식의 발전 방법으로 환경오염을 방지하고 발전 효율을 높이는 발전 방식이다.
바이너리 발전의 장점은 저온에서도 발전할 수 있다는 것이다. 종래 지열발전보다도 낮은 열원을 이용할 수 있기 때문에 탐사 및 굴삭이 용이하며, 초기 투자비 부담을 경감할 수 있다.
또한 한 번 발전 및 열공급에 사용한 열을 이차 이용하고 열공급으로 사용하지 않은 열수를 이용할 수도 있다. 일반적으로 바이너리 지열발전의 경우 탐사 및 굴삭에 따른 신규 개발사업을 의미하지만 일본에서는 기존의 온천 및 지열발전소 내의 미이용 에너지를 활용하는 것부터 시작하고 있다.
독립행정법인 산업기술종합연구소에 의하면, 온도가 섭씨 150도 이상의 지열 자원량은 약 2,347만kW로 계산되며, 보다 낮은 온도영역에서의 온천 바이너리 발전의 개발에 유망한 자원량(섭씨 53도~120도의 열자원량)은 833만kW이다.
그 중 개발 가능할 것으로 생각되는 온천에 관하여 Kalina Cycle(암모니아를 매체로 한 바이너리 발전)을 전제로 한 설비용량의 산정을 수행하면 일본 온천의 열을 이용한 발전의 도입 잠재력은 72.2만kW로 예상되었다.
바이너리 발전은 기존의 온천을 활용하여 이미 분출되고 있는 열원이 있기 때문에 개발부담이 없으며, 탐사 및 굴삭비용이 들지 않고, 증기와 열수를 분리하여 열교환 후의 온수를 환원하는 방식을 사용한다면 온천 고갈의 우려도 적다. 또한 기존의 온천과 공존할 수 있어 지열발전 개발의 큰 과제인 지역의 반대도 적다는 이점이 있다.
온천 여관 등 열이용 설비가 존재하는 온천지에서는 전열병합(코제너레이션)에 의한 열의 유효이용도 가능하다. 온천사업자 측에서는 이미 분출되고 있는 온천을 활용하여 온수를 환원하기 때문에 고갈의 우려가 적은 것과, 분출하는 원천의 온도가 고온으로 온천의 성분을 희석시키지 않고 목욕용 온도로 낮추는 작업을 하고 있어 높은 온도의 에너지를 바이너리 발전에 활용하여 목욕용의 온도를 가진 온천수로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
지금까지 일본에서 상업적으로 운전하고 있는 지열 바이너리는 규슈전력의 핫초바루 지열발전소(2,000kW) 뿐이었지만, 규제완화와 고정가격매입제도의 도입에 의해 각 지역에서 검토가 시작되고 있다.
니가타현 마츠노야마 온천에서는 환경성 수탁사업으로 정력출력 87kW의 온천 바이너리 발전장치를 설치하여, 2011년 12월부터 실증실험이 이루어지고 있다. 또한 후쿠시마현 후쿠시마시 츠치유 온천, 가고시마현 이브스키 시내의 규슈전력 야마가와발전소 내 등에서 바이너리 발전의 실증시험 준비가 추진되고 있다.
온천을 활용한 바이너리 발전을 온천지에 도입하기 위해서는 기술적인 면과 사업적인 면에서 발생하는 문제를 생각할 수 있다. 기술적인 면에서는 환경성 수탁사업에서 실시되고 있는 실증실험 등에서 서서히 밝혀질 것으로 예상되는 암모니아수를 매체로 한 발전의 장단점 등을 검토하여 온천의 온수량 및 온도에 의해 적절한 발전규모와 매체를 계획할 수 있는 데이터 및 노하우의 축적이다.
사업적인 면에서는 온천지의 권리관계 및 이해관계, 원천의 소유 및 이용 상황, 열 이용 상황 등을 검토한 후 그 온천지의 사정에 어울리는 사업 및 리스크 분담 방법, 사업실현을 위해 필요한 절차 등에 관한 노하우가 요구되고 있다.
온천 바이너리 발전은 지역의 귀중한 에너지원인 온천을 활용하여 지역의 활성화를 도모하고 온천과 함께 공존하는 하나의 수단이 될 가능성이 있어 앞으로 보급이 기대된다.
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