■ 연처럼 하늘 나는 공중 풍력 발전 시대 개막

■ 연처럼 하늘 나는 공중 풍력 발전 시대 개막

 

● 기존 타워형 풍력터빈 대비 발전량 6배 높고 설치비용 절감

 

기존 풍력 발전의 한계를 뛰어넘어 미래형 신재생 에너지로 주목받고 있는 ‘공중 풍력 발전’ 국산화 개발이 속도를 낸다. 한국전기연구원과 한국전력공사, 경남 창원시는 2021년 05월 04일 공중 풍력 발전 연구개발 성과 발표회를 열고 지속적인 협력을 위한 업무 협약을 체결했다. 한국전기연구원이 개발하는 공중 풍력 발전은 연 또는 글라이더 등이 공중에서 줄을 당기고, 이에 줄이 감긴 지상의 드럼이 회전하면서 발전기를 구동해 전기를 만드는 ‘지상 발전’ 방식이다. 한전이 예산을 지원해 한국전기연구원이 연구개발을 수행하고 있고, 창원시가 마산 해양 신도시 부지를 테스트베드로 지원하고 있다.

 

공중 풍력 발전의 장점은 에너지원의 잠재력이 크고 장소의 제한이 적다는 점이다. 이론적으로 기존 타워형 풍력 터빈이 지구상에서 바람으로부터 획득할 수 있는 잠재적 총 에너지는 400TW(테라와트)다. 하지만 특정 지역에서만 확보가 가능한 바람 자원의 한계, 해상 풍력의 경우 발전소 기초 비용을 좌우하는 수심의 한계 등 각종 지형적. 경제적. 자연 환경적 문제로 인해 지금까지 전 세계에 설치된 타워형 풍력 터빈의 누적 설치 용량은 총 잠재력(400TW)의 0.2%에도 못 미치는 743GW에 불과하다.

 

● 바람 속 비행체가 줄을 당기는 힘으로 지상에서 전기 생산

 

하지만, 높은 고도의 바람에서 공중 풍력 발전이 획득할 수 있는 잠재적 총 에너지는 이론적으로 1,800TW다. 이는 타워형 풍력 터빈 대비 4.5배에 이르며, 전 세계 에너지 수요(약 20TW)의 90배에 달한다. 높은 고도의 바람 에너지는 강하면서도 더욱 광범위하게 분포되기 때문에, 그동안 바람이 약해 타워형 풍력 터빈의 상업성이 확보되지 않았던 지역에서도 공중 풍력 발전 방식을 통해서는 높은 고도의 강한 바람을 활용해 전력을 생산할 수 있다. 또한 해상에 구축할 때에도 기초 비용을 좌우하는 수심의 영향을 거의 받지 않는다. 사실상 지구 대부분의 지역에서 발전이 가능하다.

 

경제성과 친환경성도 매우 뛰어나다. 동일 면적에서 연간 발전량은 타워형 풍력 터빈 대비 6배 이상 높고, 각종 구성품이 1/10 수준으로 재료와 비용을 크게 줄일 수 있으며, 이산화탄소의 배출을 절반 이상 감축할 수 있다. 한국전기연구원 에너지 시스템 이주훈 제어기술팀장은 “공중 풍력 발전은 활용 목적과 장소에 따라 이동식부터 대규모 발전까지 다양한 용량의 시스템을 구축할 수 있어 응용성이 매우 높다. 향후 인공지능을 접목한 자동 운전 기술을 실현하고, 창원 지역 내 300여개 전기 관련 기업들과 함께할 수 있는 실증 단지의 구축도 추진할 계획”이라고 밝혔다.