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1881년 프랑스의 물리학자 잭 아슨의 온도차 발전의 원리를 제안하고 이어 그의 제자 조지 크라우드는 1930년 쿠바의 마탄자스 연안에서 소규모의 발전실험을 수행하여 원리를 입증하였으며, 이어서 1933년 브라질 연안 120㎞의 해역에서 개방 사이클방식의 부유식 실험플랜트의 운전을 시도하였으나 성공하지 못하였다.
조지 크라우드의 노력은 1945~1955년에 걸쳐 진행된 프랑스 정부의 해양온도차 발전소 계획으로 진전되었으나 경제적·정책적 이유로 1956년 전면 중단하게 되었다.
1966년 앤더슨 부자는 폐쇄 사이클 실험을 시도하였으며, 1970년대에 이르러 자연에너지에 대한 관심이 고조되자 해양온도차 발전은 다시금 주목을 받게 되었다.
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온도차 발전 구상도 |
(1) 온도차 에너지
바다는 태양과 가까운 표층부터 데워지고, 그 열이 점차 아래로 전해지기 때문에 표면으로부터 100m ~ 1,000m 정도의 구간에서 온도가 급격히 저하되어 1,000m 이하에서는 4-6℃ 정도가 된다.
태평양과 인도양의 수심 1000m와 표층수간의 연 평균 온도 차이를 보면 적도 지역을 중심으로 20℃ 이상의 온도차가 있는데 이처럼 바다 표면 쪽과 바다 깊은 곳의 온도차에 의해 생기는 열에너지가 온도차 에너지이다.
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수직방향 온도 분포 |
(2) 온도차 발전
해양 온도차 발전이란 표층과 심층간의 20℃ 전후의 온도차를 이용하여 표층의 온수를 증발시킨 후 심층의 냉각수로 응축시켜 그 압력차로 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.
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100,000㎾ 부유식 온도차 발전기 |
(3) 온도차발전의 특징
▶ 온도차 발전의 3가지 조건
◦표층수와 심층수와의 온도차가 큰 해안이 있어야 한다. 아프리카의 Ivory해안처럼 적도에 가깝고 바람이 강하지 않으며 잔잔한 곳이어야 한다.
◦심층의 차가운 해수가 필요하므로 해안에 깊은 해중절벽과 같은 지형이 있어야 한다.
◦심층해수에 매우 긴 파이프를 통하여 끌어 올려야 하므로, 이 파이프가 손상되지 않고, 또 채수가 용이하도록 태풍의 피해를 받지 않아야 한다.
▶ 장점
◦대기를 오염시키지 않을 뿐만 아니라 방사성의 폐기물도 나오지 않는다.
◦연료의 수송을 필요로 하지 않고, 해수는 무한히 있으므로 원료부족이 전혀 없다.
◦발전소 건설을 위해 특별한 용지가 필요하지 않다.
◦고온이 되는 부분이 없으므로, 기기 장치에 특수한 금속재료를 사용할 필요가 없다.
◦조석이나 파랑 등의 해상요소에 별로 영향을 받지 않고 전력을 발생할 수가 있다.
◦발전과 동시에 해수를 청수로 바꾸는 것이므로, 막대한 양의 담수를 얻게 되며, 그 밖에 부산물로는 식염 마그네슘, 요오드(옥소) 등의 해수 중 자원을 얻을 수가 있다.
▶ 단점
◦수증기의 압력이 높아야 막대한 양의 증기압을 얻을 수 있으므로, 터빈을 비롯한 여러 가지 장치가 대형화되어야 한다. 따라서 건조비가 많이 소요되어 경제적으로 문제가 된다.
◦해안근처에서는 표층과 심층간에 일년을 통해 볼 때, 큰 온도차가 있으나 폭풍우가 심할 때에는 온도차가 적어지며 설비의 손실도 있게 되므로 이를 피할 수 있는 해안이 있어야 한다.
◦해수를 끌어들이는 파이프도 당연히 크게 되며, 이렇게 크게 되는 파이프를 해수 중에서 파도나 해류로부터 파괴되지 않도록 견고한 재료를 써야 하며, 또 열전연을 해야하므로 비용이 많이 든다.
◦해수중에는 기체가 용존되어 있으므로 수증기 발생기내의 압력을 내리면 기체가 발생하여 압력을 올리는 역할을 하게 되므로, 발전 능력을 저하시킨다.
◦많은 양의 해수를 표층과 심층으로부터 끌어 올려야 하기 때문에 큰 동력이 필요하며 복수기로부터 따뜻해진 해수를 해양으로 유출시키면 부근해양이 변하게 되어, 최초에 생각했던 온도차가 확보되기 힘든다.
(4) 온도차 발전 시스템
(5) 유사 온도차 발전
온도차 발전과 유사한 것으로 원자력 발전소의 냉각장치가 있다.
이것은 바닷물의 심층수를 원자력 발전소의 냉각수로 사용하고 사용된 후 데워진 물은 다시 온수성 어류의 양식에 이용되기도 한다.
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원자력 발전소의 냉각장치 | | 
