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©freepik

 

흔히 풍력발전소라고 하면 언덕에 커다란 프로펠러를 가진, 바람개비 모양의 타워형 발전소를 떠올리실 텐데요. 최근 창원시는 지난 5월 한국전력과 협약하여 미래형 신재생 에너지, ‘하늘을 나는 풍력발전 활용을 계획 중이라고 발표했습니다. 한국전력의 공중 발전 협약 소식을 소개해드리기에 앞서, 하늘에 띄워서 전기를 발전하는 풍력발전에 대해 이해하기 쉽게 설명해 드리겠습니.


공중 발전, 지상 발전? 두 개가 다른 건가요?

©freepik(좌), 나우뉴스(우)

 

어릴 적 연날리기를 해보신 경험이 있나요? 공중 발전(fly-gen)은 연과 비슷한 원리를 사용하는 것입니다. 연을 처음 날리기 시작할 때는 비틀거리기도 하고 잘 나르지 않다가 일정 높이 이상으로 올라가면 연결된 실이 빳빳해지면서 직접 움직이지 않아도 혼자서 하늘을 잘 나르게 됩니다. 공중 풍력발전 역시 지상보다는 공중에서 바람이 더 세게 부는 점을 활용하여 전기를 생산합니다. 구체적인 수치로 말하자면, 지상을 80m라고 가정하고 공중 풍력발전소를 상공 1km까지 올린다고 가정했을 때 바람 강도는 지상보다 약 3배가 강해지며, 전력량은 8배가량 높아진다고 합니다.

 

공중 발전기는 위의 사진과 같이 상단에 프로펠러가 설치된 비행기 형태의 연을 띄워서 전기를 만듭니다. 프로펠러가 회전하는 에너지로 전력이 생산되고, 그렇게 하늘에서 만들어진 전기는 연결된 줄을 통해 지상으로 내려오게 됩니다. 이후 변압기를 거쳐 전력망이나 배터리로 충전이 되어 활용할 수 있게 됩니다.

 

반면 지상 발전(ground-gen)은 조금 다른 방식을 활용합니다. 줄로 감긴 원통을 넣은 발전기를 지상에 설치해두고, 이에 연이나 글라이더를 연결합니다. 이후 정해진 경로로 비행하게 하여 줄이 당겨져 풀렸다가 감기는 것을 반복하는 에너지로 전력이 생산됩니다.

 

©황예진 제작

 

일반 풍력발전소보다 공중 풍력발전은 공간을 적게 차지한다는 장점은 쉽게 알아차리셨을 것입니다. 하지만 공중 발전기를 하늘에 날리기 위해서는 안전거리 확보 등 공간을 어느 정도차지할 수밖에 없습니다. 그런데 이를 바다로 보내면 어떨까요?

 

바다 대부분은 수심이 너무나 깊어 풍력 발전기를 직접 설치하기 어렵습니다. 공중 발전은 이러한 망망대해에 부표를 띄어 발전기를 하늘로 날린 후, 부표와 연결된 닻을 바다 밑으로 내려서 전기를 생산할 수 있습니다. 이처럼 이전에 전혀 활용할 수 없었던 지역에서도 친환경적으로 전기를 만들어 낼 수 있다는 점이 공중 풍력발전의 장점이라고 할 수 있습니다.

 

타워형 풍력발전은 터빈부터 타워, 블레이드까지 무거운 구성품이 필요하지만, 중 풍력은 연과 지상 장치 등 비교적 간단한 구성품들이 필요하므로 발전 단가를 크게 낮출 수 있다는 장점도 있습니다.

 

또한, 계 관계자에 따르면 태양 빛이 잘 들지 않는 곳, 땅이 울퉁불퉁해서 발전기를 설치하기에 부적합한 곳 등에 설치가 용이하며, 재난 현장에 비상 전력을 공급하는 역할도 할 수 있을 것으로 기대된다고 합니다.

 

이러한 형태의 공중 발전도 있네!

©알트에어로스 에너지스 홈페이지 캡쳐, 어린이 동아

위와 같이 헬륨 비행선 형태로도 공중 풍력발전을 활용하고 있습니다. A사는 15m의 거대한 원형 비행선 한가운데에 구멍을 뚫어 프로펠러를 장착하는 기술을 개발했습니다. 이 역시 공중의 강한 바람을 활용한 기술이며, 앞서 소개된 공중 발전과 유사하게 연결된 선으로 지상에 있는 시설에 전기가 배달되는 원리를 갖고 있습니다.


[창원시 X 한국전력 X KERI] 공중 발전을 협약하다!

©경남일보(좌), KBS경남(우)

 

공중 발전은 바람이 잘 불고, 안전거리 확보를 위한 넓은 공간이 필요합니다. KERI(한국전기연구원)는 이 부지를 창원 마산 해양신도시로 정해 풍력발전 개발을 위한 최적지를 확보하여 한국전력과 손을 잡았습니다. 이로써 한국전력은 우리나라가 처음 도전하는 공중 발전에 힘을 더하게 되었습니다.

 

현재 한국전력과 협약 하에 연구를 추진 중인 공중 풍력발전은 300~500m의 바람을 활용하는 것으로, 기존 타워형 발전기가 150m 높이의 2배 이상 높은 곳에서 더 강력한 풍력을 이용합니다.

한국전력을 비롯해 연구진들은 올해 안에 발전 용량을 20kW로 늘리고, 실제로 지역 기업들이 활용할 수 있도록 상용화할 것이라는 계획을 발표했습니다.


한국전력은 신재생 에너지에 새로운 기술을 더하고, 상용화를 위해 연구에 힘쓰고 있다는 것을 알 수 있었습니다. 발전 단가와 부지는 줄이고, 환경에 해가 되지 않는 공중 발전 기술이 본격적으로 도입된다면 지속 가능한 삶에 한 발짝 더 다가갈 수 있을 것이라 기대됩니다. 미래를 여는 공중 풍력 발전, 그리고 이 기술을 우리의 일상 속에 하루빨리 적용시키기 위한 한국전력의 움직임과 노력에 응원을 부탁드립니다.

 

 

 


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