조수간만의 차, 조수간만을 활용한 국내 조력발전소

 

시화호 조력발전소(전기신문 출처)

 

1. 조석(Tide)의 정의와 특징

조석은 지구와 달, 태양의 중력 작용에 의해 발생하는 주기적인 해수면의 상승과 하강 현상을 말합니다. 이는 지구상에서 가장 규칙적인 자연현상 중 하나입니다. 조석은 만조(High Tide)와 간조(Low Tide)로 구분됩니다. 만조는 해수면이 가장 높은 시점이며, 간조는 해수면이 가장 낮은 시점입니다.

 

 

 

조석의 주기는 약 12시간 25분으로, 이는 달의 공전 주기와 관련이 있습니다. 또한 조석의 크기는 달과 태양의 상대적 위치에 따라 달라지는데, 달과 태양이 일직선상에 있을 때(시죽 또는 삭) 조석의 크기가 가장 크게 나타나는 것을 '대조'라고 합니다.

 

 

2. 조수(Tidal Current)의 정의와 특징

조수는 조석 현상으로 인해 발생하는 해수의 수평 운동을 의미합니다. 조수는 만조 시 해수가 육지 쪽으로 밀려오는 것을 말하는 '밀물(Flood Tide)'과, 간조 시 해수가 바다 쪽으로 빠져나가는 것을 말하는 '썰물(Ebb Tide)'로 구분됩니다.

 

조수의 속도는 지형적 요인에 따라 다양하게 나타나는데, 특히 좁은 해협이나 만 입구 등에서는 조수의 속도가 매우 빨라질 수 있습니다. 이러한 빠른 조수 흐름은 선박 운항에 큰 위험을 초래할 수 있어 주의가 필요합니다.

 

 

3. 조수(Tidal Current)와 조석(Tide)의 차이

조수(Tide)는 달과 태양의 중력 작용으로 인해 발생하는 해수면의 주기적인 상승과 하강을 의미한다. 이는 지구, 달, 태양의 상대적인 위치 변화에 따라 달과 태양이 미치는 중력의 합력이 달라지면서 나타나는 현상이다. 만조 시에는 이 중력의 합력이 최대가 되어 해수면이 가장 높아지고, 간조 시에는 중력의 합력이 최소가 되어 해수면이 가장 낮아진다.

 

반면 조석(Tidal)은 조수의 결과로 나타나는 현상을 의미한다. 예를 들어 조석 변화, 조석 흐름 등이 조석에 해당한다. 즉, 조수는 해수면의 주기적인 상승과 하강이라는 현상 자체를 지칭하고, 조석은 그러한 조수 현상의 결과로 나타나는 다양한 현상들을 지칭한다고 볼 수 있다.

 

 

4. 조수간만의 차(Tidal Range)

조수간만의 차는 만조와 간조 사이의 수위 차이를 말합니다. 이는 지역, 계절, 달의 위치 등에 따라 다양하게 나타납니다. 일반적으로 조수간만의 차가 큰 지역을 '조석 우세 지역', 작은 지역을 '조석 미약 지역'이라고 합니다.

 

조수간만의 차가 큰 지역의 대표적인 예로는 캐나다의 Bay of Fundy, 영국의 세버른 강 하구, 한국의 서해안 등을 들 수 있습니다. 이러한 지역에서는 만조와 간조 사이의 수위 차이가 10미터 이상 나타나기도 합니다.

 

5. 조수간만의 차(Tidal Range)가 생기는 원리

조수간만의 차(Tidal Range)는 만조 때 해수면 높이와 간조 때 해수면 높이의 차이를 의미한다. 이러한 조수간만의 차가 발생하는 이유는 달과 태양의 중력 작용이 합쳐져 해수면에 미치는 힘의 차이 때문이다.

 

구체적으로, 달의 중력 작용으로 인해 지구 표면의 해수면은 달 방향으로 가장 높아지고, 달의 반대편 지구 표면의 해수면은 가장 낮아진다. 이와 동시에 태양의 중력 작용으로 인해 태양 방향으로 해수면이 높아지고, 태양의 반대편으로 낮아진다.

 

이때 달과 태양의 중력 작용이 합쳐지는 시기에는 해수면의 높낮이 차이가 가장 크게 나타나는데, 이를 상현(Spring Tide)이라 한다. 반면 달과 태양의 중력 작용이 서로 상쇄되는 시기에는 조수간만의 차가 가장 작게 나타나는데, 이를 하현(Neap Tide)이라 한다.

 

 

6. 조석표(Tide Table)의 활용

조석표(Tide Table)는 특정 지역의 향후 조석 정보, 즉 만조와 간조의 시각 및 수위 등을 제공하는 표이다. 이러한 조석표는 해양 분야의 다양한 활동에 활용된다.

 

우선 항해 분야에서 조석표는 선박의 안전한 운항을 위해 필수적이다. 선박의 흘수(선체가 물에 잠긴 깊이)가 제한되어 있기 때문에 만조 시 충분한 수심을 확보하고 간조 시 좌초를 피하기 위해 조석표 정보를 활용한다.

 

어업 분야에서도 조석표는 중요한 정보원이 된다. 어민들은 조석 변화에 따른 어류의 회유 패턴을 파악하고, 어장 선정 및 어구 투하 시기를 결정하는 데 조석표를 활용한다.

 

나아가 연안 개발 사업에서도 조석표 정보는 매우 중요하다. 항만, 방파제, 해안도로 등의 건설 시 조수간만의 차를 고려하여 적절한 높이와 위치를 선정해야 하기 때문이다.

 

7. 조력발전소 (tidal power station , 潮力發電所)의 원리와 특징

조력발전은 조수간만의 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전 방식이다. 이는 친환경적이고 지속 가능한 재생에너지원으로 주목받고 있다.

 

조력발전의 원리는 다음과 같다. 먼저 만조 시 바닷물을 인공 저수지에 가두어 둔다. 그리고 간조 시 이 저장된 물을 방류하면서 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 이때 만조 때의 높은 해수면과 간조 때의 낮은 해수면의 높이 차이, 즉 조수간만의 차가 발전의 동력원이 된다.

 

조력발전의 장점은 다음과 같다.

첫째, 화석연료 사용이 없어 환경오염이 적다.

둘째, 조석 현상은 규칙적이므로 발전량 예측이 용이하다.

셋째, 발전소의 수명이 길어 지속 가능한 에너지원이 될 수 있다.

 

다만 조력발전은 조수간만의 차가 큰 지역에서만 경제성이 확보되는 단점이 있다. 또한 조력발전소 건설을 위해서는 대규모 투자가 필요하다는 한계도 있다. 이러한 이유로 아직 전 세계적으로 조력발전 보급이 활성화되지는 않은 상황이다.

 

 

8. 조석, 조수, 조수간만의 차의 상호 관계

조석과 조수는 밀접한 관련을 가지고 있습니다. 조석 현상으로 인해 발생한 해수면의 상승과 하강이 조수 현상을 야기하는 것입니다. 따라서 조석과 조수는 연안 지역의 해양 환경 및 생태계에 큰 영향을 미치게 됩니다.

 

조수간만의 차 또한 이러한 조석과 조수 현상과 밀접하게 연관되어 있습니다. 조수간만의 차가 큰 지역에서는 빠른 조수 흐름과 넓은 간석지 등이 나타나, 연안 생태계와 인간 활동에 큰 영향을 미치게 됩니다.

 

이처럼 조석, 조수, 조수간만의 차는 서로 밀접한 관련을 가지고 있으며, 연안 지역의 자연환경과 인간 활동에 핵심적인 요소라고 할 수 있습니다.