세계 최대 규모 시화호 방조제 조력발전소, 홍수피해 예방효과도 톡톡
세계 최대 규모 시화호 방조제 조력발전소, 홍수피해 예방효과도 톡톡
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▲ 시화호 방조제에 설치돼 운영 중인 조력발전소. K-water 제공
▲ 시화호 방조제에 설치돼 운영 중인 조력발전소. K-water 제공

세계 최대 규모의 조력발전소인 K-water 시화호 조력발전소가 전기생산은 물론 홍수예방에도 크게 기여하고 있다. 이 발전소는 한때 죽음의 호수로 불릴 만큼 심각하게 오염됐던 시화호의 수질개선대책을 찾는 과정에서 탄생했다.

안산시 단원구 대부동동 방아머리에서 시흥시 오이도 11.2㎞를 잇는 시화방조제에 조성된 시화호 조력발전소는 연간 552.7GWh의 친환경 전기에너지를 생산하고 있다. 이처럼 생산된 전기는 안산시와 시흥시 주민 50여만 명이 1년 동안 사용할 수 있다.

조력발전소 지하에 설치된 수차발전기는 달의 인력으로 생기는 조석(밀물과 썰물)의 힘으로 전기를 생산한다. 밀물 시에만 시화호 안으로 바닷물을 받아들여 발전하는 방식(단류식 창조발전)이다. 시화호 조력발전소는 지난 2011년 11월 준공돼 발전을 시작했다.

이후 현재까지 시화호와 인접한 지자체(시흥시, 안산시, 화성시)는 발전소 운영 덕분에 홍수피해를 단 한 차례도 겪지 않았다.

조력발전소 운영에 도대체 어떤 비밀이 숨겨져 있기에 홍수예방이 가능했을까.

▲ 안산-시화조력 해양환경 실시간 모니터링 시스템 화면캡쳐
▲ 안산-시화조력 해양환경 실시간 모니터링 시스템 화면캡쳐

■시화호 관리수위 준수

첫번째 비밀은 시화호 관리수위 준수다.

시화호의 관리수위는 해발고도 -1.0m가 상한 기준이다. 이는 조력발전소 준공 이전에 완성된 시화방조제를 건설할 당시 만들어진 기준으로 현재까지 공인된 기준이다. 만일 조력발전소와 시화방조제가 없었다면 시화호 수위는 서해와 같다. 이 때문에 백중사리처럼 조석간만의 차이가 벌어지는 만조 수위 때 해발고도는 최대 4.5m에 육박한다. 하지만, 조력발전소는 시화호 관리수위 해발고도 -1.0m를 준수ㆍ운영하고 있어 시화호와 접한 지역은 해수면 수위가 낮아져 홍수예방 효과를 보고 있다.

■홍수기 기상예보를 이용한 발전정지 수위 사전예측

두번째 비밀은 발전을 어느 수위에서 멈춰야 할지 사전에 예측한다는 점이다. 홍수기에 예상강수량을 포함, 기상예보가 발표되면 사전에 조력발전 스케줄링 프로그램(K-TOP)을 이용, 결정된 발전과 배수일정을 통해 시화호 홍수예측 프로그램(sihwaFPS)으로 홍수유입량과 이에 따른 발전정지 수위를 산정한다.

예측의 목적은 시화호 관리수위를 준수하기 위해서다. 조력발전소가 밀물시 시화호 안으로 바닷물을 받아들이며 발전하는 방식이기 때문이다.

비가 내리면 강수 유입량만큼 시화호 수위가 상승한다. 이에 따라 이를 예측, 관리수위 도달 전에 어디서 발전을 멈춰야 할지를 정한다.

관리수위 도달 전에 발전을 정지하지 않으면 비가 올 때마다 시화호는 관리수위를 초과한다. 역으로 홍수예방만을 강조, 비가 내릴 때마다 시화호를 최대한 비워둔다면 친환경 전기생산이 원활하지 못할 수 있다.

조력발전소는 관리수위 준수와 전기생산 최대라는 두 마리 토끼를 잡고자 발전정지 수위 사전 예측을 필수적으로 시행하고 있다.

▲ 안산-시화호 홍수예측 프로그램 화면캡쳐
▲ 안산-시화호 홍수예측 프로그램 화면캡쳐

■실시간 강수 모니터링으로 보정된 발전정지 시행

기상예보는 기상상황을 100% 예측할 수 없다.

이 때문에 조력발전소는 발전정지 수위 사전예측 결과를 토대로 시화호 유역 강수량을 실시간 모니터링하고 기상예보와 실제 강수량 차이만큼 사전예측 결과를 바로잡아 발전정지를 시행한다.

■계속되는 시화호 유역 홍수예방 개선 노력

기상이변이란 키워드가 사회적 이슈가 된 지는 오래됐으나 최근에는 기상이변에 따른 피해가 더욱 가시화되고 있다. 기상이변은 모두 체감할 수 있을 정도로 우리 주변에서 발생하고 있고 홍수기 집중호우 등 강수 패턴도 많은 변화를 보이고 있다.

특히 올해는 한반도에 영향을 주는 태풍의 수도 많아지고 예년과 달리 긴 장마와 많은 비가 내렸다.

K-water 조력발전소는 이 같은 기상여건 변화에 대비, 홍수예방기법 개선에 끊임없이 노력하고 있다.

발전정지 사전예측 분석프로그램은 지난 2014년과 2017년 시화호의 실질적인 강우유입 변화를 반영하고 사용성을 개선했다. 더욱 정확한 홍수예측을 위해 올해는 시화호 유역 강수량과 하천수위 자료를 데이터베이스화해 모니터링하고 연말에는 이 같은 자료를 토대로 한 시화호 유역 홍수 예측모형을 구축한다는 방침이다.

내년부터는 시화호 상류 하천 유량을 조사, 홍수예측 정확성을 한층 높여나간다는 계획이다.

이와 관련 K-water 관계자는 “시화호 조력발전소는 홍수대비에 만족하지 않고 나아가 종합물관리기관으로서 환경관리를 한층 더 강화하고자 시화호 내 관측부이 2기를 추가 설치(1기 지난 2014년 기설치), 조력발전소 운영에 따른 시화호의 해수유통과 수질 모니터링 등을 강화할 예정”이라며 “시화호조력발전소는 지금 이 순간도 시화호 유역의 스마트한 홍수예방으로 국민이 안심하고 생활할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다. 안산=구재원기자

 


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