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해상 풍력 에너지, 역풍에 직면 - 해양 생물에 미치는 영향에 대한 우려



미국이 화석 연료에서 벗어나기 위해 대체 청정 에너지원을 고려함에 따라 해상 풍력 에너지(OWE)는 엄청난 잠재력을 가진 유망한 옵션으로 떠올랐습니다. 그러나 다른 많은 재생 에너지원과 마찬가지로 해상 풍력 에너지는 고유한 일련의 과제에 직면해 있으며, 그 중 일부는 "청정"이라는 전제를 시험합니다.


OWE는 초기 건설 및 유지 관리 중에 발생하는 온실 가스를 제외하고는 온실 가스를 생성하지 않을 수 있지만 다른 방식으로 환경에 부정적인 영향을 미칩니다. 환경 단체와 과학자들은  해상 풍력 발전소의 개발 및 운영이 건설된 해역의 해양 생물에 어떻게 해를 끼칠 수 있는지에 대해 우려를 표명했습니다.


이러한 우려에 대응하여 지중해 에서 수행되는 연구와 같이 이러한 부정적인 영향을 조사하여 교란 패턴을 확인하고 영향을 완화하기 위한 프로토콜을 개발하는 여러 연구가 진행 중입니다. 지지자들은 이러한 결과가 업계에 지침을 제공하여 가장 해로운 영향을 피하고 현재의 성장 궤적을 계속할 수 있기를 바랍니다.


OWE의 역할 확대


풍력 발전은 일반적으로 육상 터빈 농장과 연관되지만, 해상 버전은 큰 잠재력을 가지고 등장했습니다. American Clean Power Association(ACPA)는  OWE를 "세대적 기회를 나타내는 미국의 다음 주요 에너지원"이라고 설명합니다.


OWE는 다른 청정 에너지 생산 수단에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다. 풍부하고 비교적 일관적이며 신뢰할 수 있는 청정하고 재생 가능한 전력 공급원입니다. 반면, 태양광 및 육상 풍력 에너지와 관련된 가변성 요인은 항상 가장 큰 단점이었습니다. OWE는 이를 보완하는 데 도움이 될 수 있습니다.


OWE는 또한 물류적 이점을 제공합니다. 전기에 대한 가장 큰 집중 수요는 일반적으로 대도시 지역에서 발생합니다. 이러한 거대 도시 중 다수가 해안 지대에 위치하기 때문에 OWE에서 쉽게 서비스를 제공할 수 있습니다.


게다가 OWE는 좋은 경제성을 제공합니다. 꾸준하고 지속 가능한 특성으로 인해 유리한 가격은 수년간 고정될 수 있습니다.


이러한 모든 요인이 이 산업에 대한 관심과 열정을 높였습니다. Reuters는  총 미국 OWE 용량이 2023년 41메가와트(MW)에서 2024년 거의 1,000MW로 뛰어오를 것으로 보고했습니다.


이러한 추진력의 대부분은 연방 정부에서 나옵니다. 2021년, 미국 대통령 바이든은 2030년까지 30기가와트의 해상 풍력 발전을  배치한다는 목표를 설정했습니다 . 이는 1,000만 가구 이상의 미국 가정에 전력을 공급하기에 충분한 양입니다.


좋지만 별로 좋지 않다


다른 많은 유망한 해결책과 마찬가지로, 모든 사람이 OWE의 전망에 대해 낙관적인 것은 아닙니다. 프로젝트는 거의 모든 곳에서 시위대를 끌어들였습니다. 그들의 계급에는 환경 운동가, 어부, 해안 주민, 그리고 적지 않은 정치인이 포함됩니다.


그들은 반대 이유를 여러 가지 들었지만, 민감한 해양 동물에 미치는 부정적인 영향이 가장 큰 주목을 받은 것으로 보인다.


우려는 근거 없는 것이 아닙니다. OWE 농장은 개발과 운영 모두에서 다양한 방식으로 해양 생물에 영향을 미칠 수 있습니다. 반드시 반대파와 동조하는 것은 아니지만, 프랑스 해양 데이터 분석 회사인 Sinay는 OWE에 대한 몇 가지 문제점을 파악했습니다 . 


바다 기반 풍력 터빈은 일반적으로 육지 기반 터빈보다 큽니다. 종종 암반에 똑같이 견고한 기초 위에 고정된 거대한 타워 위에 지어집니다. 이러한 구조는 터빈 블레이드가 하늘에서 회전하고 있지만, 물 위 100m(약 328피트) 이상에서 터빈 블레이드가 생성되는 소음 을 효율적으로 전달합니다.


진동하는 터빈의 소리는 타워를 통과하여 바닥으로, 그리고 바다 바닥으로 전달됩니다. 수생 환경에서 발생하는 이러한 부자연스럽거나 인위적인(인간이 발생시킨) 소리는 해당 지역에 서식하는 해양 동물을 방해하는 "소음 공해"를 생성합니다. 이러한 동물은 주변에서 자연적으로 발생하는 주변 소음을 처리하는 것을 포함하는 항해, 소통, 상호 작용, 먹이 및 번식 방법을 개발했습니다. 풍력 터빈에서 발생하는 소음 공해의 도입은 이러한 소리에 의존하는 행동을 바꿀 수 있습니다.


가장 심각한 소음 공해 중 일부는 OWE 농장 건설 에서 발생합니다  . 대형 타워를 바다 바닥으로 박는 데 사용되는 파일 드라이버와 같은 중장비에서 발생하는 소음은 야생 동물에 해를 끼칠 수 있는 심각한 소음 공해를 발생시킵니다.


Sinay는 또한 터빈에서 육상 유통 센터로 전력을 운반하기 위해 설치된 케이블이 주변 수역으로 전자기장(EMF)을 방출한다고 지적합니다  . 육상 고전압 송전선에서 발생하는 EMF 문제는 논란의 여지가 있으며, 해상 터빈에서 발생하는 EMF가 해양 생물에 미치는 영향에 대해서도 비슷한 우려가 제기되었습니다.


EMF는 바다 환경에서 자연적으로 발생하며, 많은 수생 종은 자연스럽게 EMF의 존재에 적응합니다. 그들은 이러한 에너지파에 매우 민감하여 항해, 채집, 먹이 사냥, 포식자 피하기에 사용합니다. 그러나 수중 케이블에서 생성되는 인공 EMF는 이러한 동물의 행동을 바꿀 수 있습니다.


OWE 터빈은 소음 외에도 다른 형태의 오염을 발생시킬 수 있습니다. 바다의 염수는 부식성이 매우 강하고 터빈을 지지하는 데 사용되는 금속 구조를 파괴합니다. 이 금속 파괴는  또한 해양 환경의 오염원이 될 수 있습니다.


마지막으로, 해저에 있는 풍력 터빈과 그 기반은 은신처를 찾는 해양 생물을 끌어들입니다. 이 "인공 암초 효과"는  긍정적이고 부정적인 결과를 낳습니다. 풍력 발전소 건설로 인한 서식지 파괴를 보상하는 데 도움이 될 수 있지만, 침입종을 보호하고 주변 서식지의 자연적 균형을 변경할 수도 있습니다.


새, 고래, 거북이


어부들과 환경운동가들을 포함한 다양한 단체들이 제기한 우려에 대응하여 OWE 농장의 개발 및 운영으로 인해 해양 생태계에 발생할 수 있는 피해를 평가하기 위한 연구가 수행되었습니다.


몇몇 연구에 따르면 최악의 두려움 중 일부는 과장된 것일 수 있습니다. 예를 들어, 2019년에 유럽과 덴마크의 OWE 농장이 새에 미치는 영향에 대한 연구에서  "큰 몸집의 새들이 해상 터빈을 광범위하게 피하는" 증거가 발견되었습니다. 다시 말해, 새들은 단순히 터빈 주위를 날아다니기 때문에 두려워했던 것처럼 죽지 않습니다. 미국 해양 대기청(NOAA)  도  "OWE 현장 특성 조사로 인한 소음이 고래의 사망을 유발할 수 있다는 과학적 증거는 없다"고 밝혔습니다.


그러나 우려는 여전히 남아 있으며, OWE가 해양 생물에 미치는 영향에 대한 많은 연구와 지식은 아직 초기 단계에 있습니다. 미국 연방 정부는 이 기술에 대한 논란과 잠재적인 문제점을 인식하고 자연 해양 환경과 야생 동물에 미치는 영향에 대한 포괄적인 연구를 수행하기 위한 자금을 승인했습니다.


2021년 10월, 에너지부(DOE)는 "OWE 개발을 지원하기 위한 중요한 환경 및 야생 동물 데이터"를 제공하기 위해 1,350만 달러의 자금을 발표했습니다  . 이 자금은 4개의 별도 프로젝트에 사용되었습니다. 이 중 2개는 동부 해안의 야생 동물 및 어류 모니터링을 지원하는 것이었습니다. 나머지 2개는 서부 해안 해역에 초점을 맞추었습니다.




©NOAA Fisheries


동부 해안에서 Duke University는  새, 박쥐, 고래, 거북이를 포함한 해양 동물에 대한 OWE 개발의 영향을 조사하기 위해 750만 달러를 받았습니다. Coonamessett Farm Foundation은  OWE 개발 현장에서 상업용 어류 개체군과 수생 환경의 변화를 조사하기 위해 330만 달러를 받았습니다.


서부 해안에서 오리건 주립 대학은 해양 포유류와 바닷새의 음향 모니터링을 수행하기 위해 200만 달러를 받았습니다. 우즈홀 해양학 연구소는  또한 풍력 발전이 해양 생물에 미치는 영향을 모니터링하는 로봇 기술을 개발하기 위해 75만 달러를 받았습니다.


2022년 DOE와 해양 에너지 관리국(BOEM)은  추가 상을 발표했습니다. 전력 연구소  (EPRI)는 서해안을 따라 고정 및 이동(부유) 사이트에서 박쥐 음향 모니터링을 수행하기 위해 160만 달러를 받았습니다 .


이러한 노력과 다른 노력이 진행 중입니다. 강력한 상관관계는 아직 확립되지 않았지만, 목표는 산업을 안내하는 데 도움이 되는 지식 데이터베이스를 개발하여 산업이 성장함에 따라 OWEs가 환경에 미치는 영향을 최소화하는 데 필요한 예방 조치를 취하는 것입니다.


이러한 조치 중 일부는 이미 시행되고 있습니다. OWE 개발에 대한 임대, 용역권 및 통행권을 부여하는 연방 기관인 BOEM은 영향을 완화하기 위한 조치를 개발했습니다 . 여기에는 어업과 같은 해양 생물 및 인간 활동과 갈등이 가장 적은 잠재적 부지를 선택하는 것이 포함됩니다. 계절 제한은 또한 특정 종의 이동 패턴과의 갈등을 피하기 위해 설계되었습니다.


풍력 발전소 개발에서 가장 중요한 활동 중 하나는 앞서 언급한 풍력 터빈 타워의 파일 드라이빙일 수 있습니다. 건설은 2년에서 4년 사이에 걸릴 수  있으며 소음이 심하고 거주하는 해양 생물에 해로울 수 있습니다.


그러나 소위 " 버블 커튼 기술 "  이 영향을 최소화하기 위해 사용되고 있습니다. 이는 철제 케이스로 둘러싸인 천공 고무 호스를 해저에 묻어 타워가 해저로 박힐 바닥 주위에 링이나 원으로 만듭니다. 호스에 공기를 펌핑하면 구멍을 통해 빠져나와 표면으로 올라갑니다. 공기가 올라가면서 거품의 "커튼"이 생성되어 파일 박기 소음이 주변 해양 환경으로 빠져나가는 것을 방지하는 버퍼 역할을 하며 파일 박기에서 발생하는 소음을 최대 80~90%까지 줄일 수 있습니다 .




©Hero Lang(사진 작가)/Hydrotechnik Lübeck - Trianel GmbH


지속 가능한 해상 풍력 에너지


기후 변화에 맞서는 싸움은 단순히 탄소를 배출하는 화석 연료에 대한 국가의 의존도를 종식시키는 것만이 아닙니다. 모든 형태의 에너지 생산에는 단점, 위험 및 해로운 영향이 있습니다. 이런 의미에서 에너지 의존 사회에 제시되는 과제는 모든 형태의 에너지 생산의 해로운 영향을 설명하고 이를 충분히 완화하는 것입니다. 과학자, 혁신가, 엔지니어 및 정부가 대체 연료원을 개발하는 독창성을 보여준 것처럼, 그들은 가장 깨끗하고 지속 가능한 에너지 생산 형태조차도 개선하고 개선할 수 있는 동등한 능력을 가지고 있습니다.


미국이 탄소 배출에 맞서 싸우기 위해 다양한 자원을 동원하고자 노력하는 가운데, 해상 풍력은 잠재력이 있는 에너지 대안으로 부상했습니다. 기후 변화의 과제를 완전히 충족하기 위해 OWE 산업은 이 매우 풍부하고 지속 가능한 연료원의 영향을 완화해야 할 것입니다.



*Rick Laezman is a freelance writer in Los Angeles, California, US. He has a passion for energy efficiency and innovation. He has covered renewable power and other related subjects for over ten years.





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