양수 발전

스마트폰을 쓰다가 배터리가 닳을까 봐 보조 배터리를 충전해 두는 경험이 다들 있을 거예요. 그런데 발전소에서 만드는 전기는 만드는 양과 쓰는 양이 매 순간 맞아야 해서, 전선 안에 그대로 담아둘 수 없어요. 대규모 화학 배터리도 늘고 있지만, 오랜 시간 많은 양을 저장하기에는 아직 비용과 수명 부담이 커요.

이때 아주 훌륭한 해결책이 바로 물이에요. 밤처럼 사람들이 전기를 덜 써서 전기가 남아돌 때, 그 남는 전기로 거대한 모터 펌프를 돌려 아래쪽 댐의 물을 높은 산꼭대기 댐으로 퍼 올려요.

전기는 그대로 담아둘 수 없지만, 물을 높은 곳으로 올려두면 물의 위치 에너지 형태로 저장돼요. 거대한 자연 지형 자체를 천연 충전 배터리로 바꾸어 활용하는 셈이에요.

한여름 무더위로 에어컨 사용이 급증해 도시 전체의 전기가 갑자기 모자라는 순간이 찾아와요. 이때 산꼭대기에 닫아두었던 댐의 수문을 열면, 높은 곳에 저장되어 있던 엄청난 양의 물이 파이프를 타고 아래로 무섭게 쏟아져 내려와요.

쏟아지는 물의 거센 힘이 바닥에 설치된 수차(물레방아 모양의 터빈)를 빠른 속도로 회전시켜요. 터빈에 연결된 발전기가 돌아가면서 수 분 만에 대규모 전기를 즉시 만들어내 전력망으로 쏘아 올려 줘요.

석탄 화력이나 원자력 발전소는 불을 지피고 열을 올려 최대 출력을 내기까지 몇 시간에서 며칠이 걸려요. 반면 양수 발전은 수도꼭지를 틀 듯 밸브만 열면 곧바로 전기를 공급할 수 있어서, 블랙아웃(대규모 정전)을 막는 전력망의 든든한 119 소방수 역할을 해요.

조금 더 정확히 과학 법칙을 들여다보면, 물을 위로 퍼 올릴 때 들어간 전력보다 물을 떨어뜨려 다시 회수하는 전력이 약 20~30% 정도 더 적어요. 물이 관을 타고 흐를 때 생기는 마찰과 모터가 돌면서 발생하는 열 때문에 에너지 손실이 생기기 때문이에요.

에너지 총량만 보면 잃는 것이 더 많은 셈이지만, 전기 공급의 관점에서는 엄청난 이득이에요. 전기는 대량으로 저장하기 어려워 수요가 적을 때 남는 전력을 그대로 활용하기 힘들지만, 양수 발전은 손실이 생기더라도 남는 시간대의 전력을 꼭 필요한 시간대로 옮겨 쓸 수 있게 해 주거든요.

태양광이나 풍력 발전은 바람과 햇빛에 따라 전력 생산량이 들쑥날쑥해요. 낮에 태양광이 만든 넘치는 전기로 물을 올려두고 밤에 전기를 만드는 방식으로, 양수 발전은 불안정한 미래 에너지를 받쳐주는 가장 든든한 기술로 주목받고 있어요.