일본 도쿄공대, 쓰나미 발생 시 전력 생산 가능한 자가발전 비상 방파제 제안

자립형 방조제는 쓰나미의 파괴력으로부터 해안 도시를 어느 정도 보호할 수 있지만, 재난 상황에서 전기가 끊기면 한 가지 문제가 발생할 수 있다. 그래서 일본에서 자체적으로 전력을 생산하는 비상 방파제를 제안했다.

미국의 쓰나미 경보 시스템에 따르면 전 세계적으로 사망이나 피해를 유발하는 쓰나미는 1년에 약 2번 정도만 발생하는 것으로 알려졌다. 그리고 발생 지점에서 1,000km 이상 떨어진 곳에서 사망이나 피해를 유발할 수 있는 더 큰 쓰나미는 10년에 2번 정도 발생한다.

하지만 쓰나미는 지구상에서 가장 강력한 파괴력을 가진 힘 중 하나이며, 전 세계 쓰나미 발생의 20%를 차지하는 일본과 같은 지역에서는 순식간에 나타나 건물을 무너뜨리고, 재산을 파괴하고, 선박을 전복시키는 등 끊임없이 위협이 되고 있다.

피해를 막거나 적어도 잠재적으로 피해를 줄일 수 있는 한 가지 방법은 항구 주변의 해저에 대형 방벽을 설치하는 것인데, 이는 재난이 닥쳤을 때 해저에서 빠르게 끌어올릴 수 있는 거대한 부력식 게이트의 형태다. 하지만 재해로 인해 전력이 끊긴 항구를 다시 열기 위해 다시 내려놓는 것은 어떨까?

그래서 일본 도쿄공대의 연구진은 항구마다 짧고 움직일 수 있는 방파제를 여러 개 설치하고 그 사이에 약 30cm의 여유 공간을 두는 새로운 연구를 통해 이러한 문제를 해결하려고 시도했다.

이 틈새에는 방파제를 해저로 다시 끌어내리고 항구를 다시 여는 데 필요한 윈치(winch) 작동에 충분한 전력을 생산할 수 있는 소형 마이크로조력 발전 터빈이 여러 대 설치된다.

따라서 스스로 작동하는 데 필요한 전력을 생산할 수 있으며, 쓰나미가 없을 때는 조수 간만의 차에 따라 최대 1메가와트시(MWh)의 청정 에너지를 생산하여 지역에서 사용할 수가 있다. 연구진은 약 56개의 일본 항구를 평가한 결과, 이 중 23개 항구만이 스스로 윈치를 내릴 수 있는 충분한 전력을 생산할 수 있다는 사실을 발견했다.

그렇다면 부력이 없는 상태로 만들고 전력망의 풍부한 전력을 이용해 큰 파도가 치기 전에 최대 높이까지 끌어올린 다음, 나중에 중력에 의해 다시 끌어내려 그 에너지의 일부를 회수할 수 있도록 하는 것은 어떨까?

하지만 후쿠야마나 히메지 같은 일부 항구에서는 잉여 에너지를 생산할 수 있는 큰 잠재력이 있으며, 이는 인근의 주요 산업 허브에서 사용할 수가 있다.

연구팀장인 히로시 타카기 교수는 "우리가 아는 한, 이동식 방조제를 사용하여 전기를 생산하고 그 전기로 시스템 자체를 운영하는 시스템은 아직 전 세계에 없다"며 "이런 의미에서 이 프로젝트는 완전히 새로운 개념"이라고 이 프로젝트의 의미를 부여했다. 그는 "이번 연구를 통해 일본의 열악한 재해 조건에서 제안된 이동식 쓰나미 방벽 기술이 확고히 확립된다면, 이 기술이 획기적인 방재 기술로서 해외에 수출되어 배치될 날이 반드시 올 것"이라고 덧붙였다.

조수 간만의 차가 큰 우리나라 서해안에도 이런 자가발전 시스템 설치를 고려해볼만한 가치가 있을 것 같다.