무한자원의 보고인 바다로부터 인간은 많은 것을 얻으며 생존을 유지해 간다. 그중에 한 가지가 바로 그린에너지라고 불리는 조력발전 에너지다. 조력발전은 태양열발전, 풍력발전 등과 함께 차세대 청정에너지로 각광을 받고 있으며, 녹색산업의 선두주자로 자리매김하고 있다. 조력발전이란 바닷물의 조석간만 차이를 이용해 전기에너지를 만들어 내는 것을 지칭한다. 현재 경기도 시화호에는 세계최대이자 국내최초의 시화호조력발전소가 한창 건설 중에 있다. 대부분의 사람들은 시화호조력발전소가 국내최초라는 이야기에 놀라고, 세계최대라는 이야기에 한 번 더 놀라게 된다. 그 이유는 조력발전이라는 산업분야가 세계적으로 크게 활성화 되어 있지 못하기 때문이다. 이번 호에서는 내년 2월 준공을 앞둔 시화호조력발전소의 현재 시공 현황과 향후 완공 후의 청사진을 미리 그려보고자 한다.

추진배경
자동차를 타고 경기도 시흥시와 경기도 안산시를 잇고 있는 시화방조제를 달리다 보면 방조제 중간쯤 부분에 대단위의 토목공사가 진행되고 있는 현장을 목격할 수 있다. 그곳이 바로 시화호조력발전소 건설 현장이다. 조력발전소가 들어서는 시화방조제는 1994년에 준공이 되었으나 물막이가 끝난 직후부터 방조제 내측의 시화호가 심각한 수질오염에 빠지게 된다. 이에 2002년 12월 환경부는 시화호를 담수호에서 해수호로 변경하기로 결정을 하고, 해수의 원활한 유통을 위해 방조제 중간에 수문을 만들기로 하면서 그에 따른 개발 계획으로 시화호조력발전소 건설이라는 계획을 수립한 것이다.조력발전 사업은 전력공급이라는 외형적인 목적 이외에도 다양한 효과를 가져 올 수 있다. 조수간만의 차를 이용하는 조력발전은 하루에 시화호 저수용량의 절반인 1억6천만톤의 해수가 유통하게 되므로 인해 수질개선을 위한 획기적인 대책이 될 수 있으며, 이를 이용한 전기발전으로 연간 862천만 배럴이라는 유류수입 대체 효과를 기대할 수 있다. 또한 화석연료를 이용한 발전을 대체함으로 인해 연간 315천톤의 이산화탄소 저감 효과도 기대할 수 있어 일석삼조의 성과를 기대할 수 있는 녹색산업으로 그 모습을 드러내게 된 것이다. 더 나아가서는 발전소 중심으로 개발되는 테마파크를 통해 주변 경제 활성화와 지역개발, 관광지개발등을 통하여 시너지 효과를 가져 올 것이라고 예상된 사업이기도 하다.

우리나라의 서해안은 리아스식 해안으로 세계적으로 조수의 차가 크기로 유명한 곳이다.‘시화조력발전소’가 들어서는 시화호 주변 역시 최대 9m의 조수차를 가지고 있어 그야 말로 조력발전에 있어 가장 적당한 장소라고 할 수 있다. 이러한 천연적인 해수자원을 최대한으로 이용한 곳이 시화호조력발전소이다. 시화호조력발전소는 해수가 만조가 되었을 때 발전을 하는 창조식 발전이며, 밀물일 때 발전을 하고 썰물일 때는 배수만 하는 단류식 발전이다. 보통의 조력발전은 밀물과 썰물 양방향을 이용한 복류발전이 대부분이지만 시화호 주변에는 멀티테크노벨리, 반월공단, 송산그린시티 등이 위치하고 있어 시화호의 수위를 EL. -1m 이하로 관리를 해야 하기 때문에 단류식 발전을 채택한 것이다. 단류식이 아닌 복류식은 주변에 위치한 공단과 단지들은 물 밑으로 잠기게 할 수 있고, 시화호 내측의 수위 관리에도 어려움이 있기 때문에 썰물 때는 발전에 요구되는 조수의 차가 충족되지 않아 밀물 때에만 발전하는 단류식 발전 방식을 택했다.

시설규모
총 10기가 설치되는 수차발전기는 각각의 시설용량이 25.4MW/기이며, 정격낙차가 5.82m(평균 4.1m)이나 되며, 전체 시설용량이 254MW, 연간발전량은 552.7GWh로서 이는 소양강댐에서 얻을 수 있는 전력의 1.56배이며, 인구 50만 도시에 공급할 수 있는 전력용량이다. 썰물 시 시화호 내부의 담해수를 배출할 수문구조물은 총 8련 설치되며, 154KV 송전선로가 2회선이10.7km 연장으로 설치되고, 이런 시설들이 총 부지 면적 68,100㎡ 위에 건설된다.

시공방법
시화호조력발전소는 토목, 건축, 기계 및 전기공사가 복합적으로 시공되는 종합적인 대형 해양건설공사이다. 굴착량 2,699,694㎥, 부지조성 68,100㎡, 발파암 906,661㎥ 의 토목공사와 수차, 수문구조물을 포함해 발전소를 구성하는 각종 구조물을 만들기 위해 24,135ton의 철근, 282,500㎥의 콘크리트가 들어간다는 사실만 보아도 엄청난 규모를 짐작케 한다. 이처럼 여러 분야가 조합되어 있고 규모가 방대한 해양공사이기에 경험도 부족하고 많은 문제가 따른다. 그 중 하나로 우선 가물막이공사를 꼽을 수 있다. 대부분의 가물막이 공법은 사석식이지만 시화호조력발전소건설공사는 Cell Cofferdam공법을 적용했다.
원형셀과 아크 셀의 조합으로 이루어져 있는 가물막이공법은 기존 서해대교 주탑 교각기초의 가물막이 공사시에는 육상조립 후 Floating Crane으로 이동하여 해상에 설치하는 공법을 적용하였으나, 실시설계 시부터 해외사례(일본의smitomo 금속철강부두, 파나마의 canalport, 미국의 mcalpine lock replacement project)를 조사하여 면밀히 검토한 후 해상에서 직접 시공하는 방법을 채택하였다. 사전 조사뿐 아니라 시공 시 정밀도가 요구되기 때문에 파랑에 의한 해상장비의 움직임을 줄이기 위해 수상에서 해저면 아래까지 고정시킬 수 있는 특수장비(self elevated pontoon barge)를 활용하여 flat sheet pile의 최종폐합 오차를 방지하도록 하였다. 시공 사례가 많지 않고 조건이 열악하여 어려운 시도였지만 실패 사례는 물론 한 건의 안전사고도 없이 성공적으로 가물막이 공사를 마무리 지었다. 또한, 시화호조력발전소건설공사는 해양공사로서 바다와 호수로 둘러 싸여 있는 물에 대한 관리가 정말 중요하다. 가물막이 공사와 배수, 굴착을 통해 Dry Work을 진행하지만 가물막이를 위협하는 엄청난 수압과 작은 틈에서 새어 나오는 물 몇 줄기만으로도 공사 진행에 엄청난 문제를 초래할 수 있는 위험한 작업이다. 그래서 시화호조력발전소건설공사는 계측관리에 대한 지대한 노력을 기울였다. 경사계, 변형율계, 토압계, 수압계, 조위계, 지하수위계, 간극수압계, 변위말뚝까지 수 많은 계측 장비가 현장 곳곳에 설치되어 있으며 실시간 리가 가능한 시스템을 도입하여 꾸준한 관리를 실시하고 있다.

세계최대 조력발전소 건설을 책임지고 있는 대우건설의 고영식 소장은“어렵고 힘든 해양공사였지만 한 치의 오차도 없이 추진하고 있으며, 후속공정인 수차 및 수문 축조 등 복합공종들을 차질 없이 완료하여 현재 93%의 공사 진척율을 진행하고 있습니다. 이제 수차발전기 설치완료 및 기존 가물막이가 제거되면 2011년 초부터 수차발전기를 이용한 전력을 생산할 것”이라고 계획을 밝혔다.

미래전망
준공을 향한 막바지 마무리에 전력을 다하고 있는 시화호조력발전소 건설 프로젝트는 환경파괴의 대표적인 사례로 손꼽았던 시화호 문제를 일거에 해결한 좋은 성공 사례가 될 것 같다. 특히 해수간만의 차가 큰 우리나라 상황에서 청정에너지를 생산하는 하나의 대안으로 조력발전산업이 자리 잡게 하는 도화선이 될 것이며, 현재 세계적인 조력발전의 최적지인 서해를 중심으로 추진 중인 여러 프로젝트는 시화호조력발전소를 벤치마킹하여 우리나라 그린에너지 산업 성장에 선봉장이 될 것이라 생각한다.

더 나아가 시화호조력발전소 건설 사업은 단지 발전 산업뿐 아니라 발전소 주변에 조성되는 테마파크와 방조제 양 끝에 위치한 오이도, 대부도를 포함한 주위 관광지와 더불어 시너지효과를 기대할 수 있음이 자명하다.

끝으로 시화호조력발전소는 에너지산업, 환경, 관광산업, 지역경제에 걸쳐 많은의미를 가지고 있는 프로젝트임에 분명하다. 서해안 경제 및 문화의 새로운 중심지로 발돋움하게 될 시화호조력발전소의 성공적인 준공을 기대하며 친환경적이고 친인간적인 희망찬 미래의 시화호 청사진을 미리 그려본다.

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