#지열발전 | 생글생글

과학과 놀자

지구상 모든 생명체가 의존하는 태양광 에너지…기후변화 촉발하는 과도한 화석연료 사용 경계해야

코로나19 사태 이전에는 우리의 건강에 직접 영향을 주는 대기 중의 미세먼지가 많이 논의되다가 최근에는 세계적으로 산불, 폭우, 폭염 등 이상 기후가 이슈가 되고 있다. 이상 기후의 원인으로는 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 기후 변화가 지목되고 있다. 기후는 대기의 온도, 바람, 비, 눈을 모두 아우른다. 태양광으로 대기가 가열되고, 지표에서 물이 증발해 구름이 되고, 대기압의 차이로 생긴 바람을 따라 이동한 구름이 다시 비와 눈이 되어 지표에 내린다. 이런 모든 변화가 기후다. 기후는 태양으로부터 오는 태양광 에너지에 의해 작동된다. 에너지를 전달하는 매개체인 이산화탄소태양광 에너지는 어디서 오는 걸까? 태양에서는 수소와 수소의 핵융합 반응으로 헬륨이 만들어진다. 이 과정에서 수소의 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 이 에너지로 인해 고온으로 가열된 태양은 햇빛을 포함한 다양한 전자기파를 사방으로 방출한다. 그중 일부가 지구에 도달해 태양광 에너지를 전달한다. 반짝이는 별빛도 에너지 크기는 미미하지만 태양광과 마찬가지로 별에서 지구로 전달되는 에너지다. 아인슈타인이 발견한 것과 같이 우주에서는 물질과 에너지가 상호 변환하고, 또 이동하며 변화 혹은 순환한다. 우리 주위에도 물질이 에너지로 변환하는 예들이 있다. 우라늄 원자가 2개로 쪼개지며 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 원자력발전소는 이 에너지를 이용해 전기를 생산한다. 병원에서 사용하는 양전자방출단층촬영(PET) 장치는 인체에 주입한 방사성원소(F-18)가 방출하는 양전자가 주위의 전자와 반응하여 두 전자의 질량이 모두 감마선 에너지로 변환되어 방출되는데, 이를 탐지하

커버스토리

지열발전은 지하 깊은 곳 뜨거운 물 뽑아올려 전기 생산

지열발전은 말 그대로 지열(地熱)을 활용해 전기를 생산하는 발전 방식의 하나다. 주로 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 열을 끌어모아 발전으로 연결한다. 최초의 지열발전은 1904년 이탈리아 라데렐로에서 시작됐다. 뒤이어 미국, 뉴질랜드, 멕시코, 일본 등이 지열발전을 적극 보급하기 시작했다. 1960년대에는 세계 최대 규모의 건증기발전 시스템이 미국 캘리포니아에 설치됐다.지하 열수로 전기 생산하는 무한 청정에너지지열이 모여 있는 곳은 깊게는 지표면으로부터 수㎞ 밑에 있는 지점의 물이나 암석이다. 지열 온도는 지하가 깊어질수록 높아진다. 보통 100ｍ마다 평균 3~4도 올라간다. 지열발전은 특별한 연료를 필요로 하지 않는다. 환경오염이 발생하지 않는다는 점에서 각국의 주목을 받아왔다. 발전 방법도 단순하다.지열발전의 기본은 열이 존재하는 물을 추출해 표층까지 연결하고, 그 증기를 뽑아내 전기를 생산하는 것이다. 그래서 파이프와 증기 분리기, 터빈, 발전기, 응축기, 전압기, 고압송전탑 등의 설비가 필요하다.기본적으로는 데워진 지하수나 암석이 있어야 한다. 이를 분리기에 넣어 증기를 추출하는 것이 지열발전의 시발이다. 증기는 다시 터빈으로 보내져 고속 회전을 진행한 뒤 여기에 연결된 발전기를 통해 전기를 만든다. 물의 온도가 낮다면 끓는 점이 더 낮은 액체를 증발시켜 터빈에서 함께 작업한다. 에너지가 생성되면 전압기를 통해 최대까지 전압을 끌어올린 뒤 고압 송전을 진행한다. 장거리 송전 중 발생할 수 있는 에너지 손실을 최대한 줄이기 위해서다.열이 추출된 물은 다시 주입정을 통해 재가열을 거친다. 해당 지점에서 가져올 수 있는 물은 제한적이

커버스토리

지열발전의 지진 촉발 가능성 무시하고 무리한 공사

2017년 11월 15일 경북 포항에서 규모 5.4의 강진이 일어났을 때 일각에선 자연 지진이 아니라는 주장이 제기됐다. 지진이 발생했던 곳 근처에서 지열발전소가 한창 건설되고 있었기 때문이다. 이런 주장은 당시만 해도 신빙성이 낮은 의혹으로 치부됐다. 하지만 지난달 20일 상황이 반전됐다. 국내외 전문가로 꾸려진 ‘포항지진 정부조사연구단’이 약 1년간 정밀 조사를 벌인 결과 지열발전이 지진을 촉발시킨 게 맞다는 결론을 냈다. 정부는 부랴부랴 진상 조사에 나섰다. 지열발전소는 국내 기업과 대학, 연구소가 정부 연구개발(R&D) 지원을 받아 진행한 사업이어서다. 조사 결과에 따라 누가 얼마만큼 책임이 있는지 가려질 전망이다.‘포항 지진은 인재(人災)’ 결론정부조사연구단은 “지열발전소가 땅 밑으로 구멍을 내고 물을 주입하면서 규모 2.0 이하의 작은 지진이 여러 번 일어났다”며 “이런 충격이 쌓여 5.4 규모의 본진으로 이어졌다”고 발표했다. 이어 “자연 지진은 절대 아니다”고 쐐기를 박았다.지열발전은 땅 밑 깊숙이 높은 압력의 물을 넣어 땅의 열로 데운 뒤 증기와 전기를 발생시키는 원리다. 이때 고압의 물이 지진 원인인 지하 단층을 자극했고 이것이 강진으로 이어졌다는 설명이다. 연구단은 2016년 1월부터 작년 9월까지 지열발전 작업 중 유독 물을 주입한 직후에 미소 지진이 일어난 사실을 확인했다. 미소 지진은 63차례 발생했다. 2017년 4월엔 중간 규모 지진으로 분류되는 3.1 지진이 일어나기도 했다.지열발전과 지진의 연관성은 해외에서도 보고된 적이 있다. 2009년 스위스 바젤 지열발전소는 물 주입 과정에서 최대 3.4 규모 지진이 발생하자 지

커버스토리

포항 지진, 지열발전이 원인이라는데…

2017년 11월 15일 이재민 1800여 명을 발생시키고 대학수학능력시험까지 연기시킨 포항 지진(규모 5.4). 이 지진이 사람에 의해 발생한 인재(人災)였다는 사실이 드러났다.포항지진 정부조사연구단은 지난달 말 “포항 지진은 지열발전소가 땅 밑 단층을 자극해 일어난 촉발 지진”이라고 발표했다. 지열발전은 땅 밑 깊숙이 높은 압력의 물을 넣어 땅의 열로 데운 뒤 열과 전기를 발생시킨다. 연구단은 “물을 주입할 때 압력이 발생해 규모 2.0 이하의 미소 지진이 여러 번 일어났다”며 “이런 충격이 쌓이면서 규모 5.4의 본진이 발생했다”고 설명했다. 과학계에선 연구단 발표에 ‘놀랍다’는 반응이 나왔다. 지금까지 인위적인 요인으로 이렇게 큰 지진이 발생한 사례가 없어서다.포항지역 피해자들은 진작부터 ‘지열발전소가 지진을 일으켰다’고 의심해 왔는데 연구단 발표가 사실로 확인시켜준 셈이다. 포항지진범시민대책본부는 국가와 발전사업자를 상대로 손해배상 청구 소송을 낸 상태다. 지금까지 소송에 참여한 인원은 약 1200명이다. 앞으로 소송을 제기하는 사람이 더 늘어나 소송 규모가 수조원으로 커질 것이란 예상이 나온다.정부엔 비상이 걸렸다. 정부 연구개발(R&D) 과제로 진행한 사업이어서 정부 책임론이 나오고 있다. 국비만 185억원이 투입됐다. 지열발전사업단이 무리하게 사업을 진행하는 동안 정부가 관리 의무를 소홀히 했다는 정황도 드러나고 있다. 포항 지진의 구체적인 원인과 파장에 대해 4, 5면에서 자세히 알아보자.서민준 한국경제신문 경제부 기자 morandol@hankyung.com