기발한 아이디어의 동축 반전식 풍력 발전기

 (Credit: World Wide Wind)

​

​

풍력 발전은 입지 조건에 영향을 많이 받습니다. 바람은 어디에서나 불지만, 거대한 풍력 발전기를 설치할 수 있는 장소는 제한되어 있습니다 대형 풍력 발전기가 경관이나 시야를 가릴 뿐 아니라 상당한 소음을 만들기 때문에 바람이 세게 부는 장소라고 해서 모두 설치가 가능한 게 아닙니다.

​

​

이런 이유로 최근 풍력 발전 단지는 바다에 주로 들어서고 있습니다. 가라는 장애물이 없는 바다에서는 더 꾸준한 발전이 가능하고 먼 바다로 나갈수록 소음 공해나 인근 주민들에 의한 민원이 줄어들 수 있습니다. 하지만 이제는 얕은 바다에 설치할 수 있는 장소도 줄어들고 있어 먼 바다에 부유식 풍력 발전기를 설치하려는 시도가 이어지고 있습니다.

​

​

노르웨이의 풍력 발전 스타트업인 World Wide Wind 독특하게 생긴 부유식 발전기를 제시했습니다. 현재 상용화된 부유식 풍력 발전기는 기존의 풍력 발전기를 부표 위에 띄운 형태입니다. 세 개의 블레이드를 지닌 거대한 수평축 풍력 터빈 vertical-axis wind turbines (VAWTs)는 오랜 세월 검증된 방식이지만, 사실 부유식 풍력 발전기엔 합리적인 구조가 아닙니다.

​

​

기존의 풍력 발전기는 거대한 발전기와 기어박스 등 여러 정치가 높은 탑 위에 있고 여기에 엄청나게 큰 블레이드가 연결된 구조입니다. 다시 말해 위가 무거운 구조로 바다 위에 띄우기에는 적합하지 않습니다.

​

​

월드 와이드 윈드의 대안은 수직축 풍력 터빈 vertical-axis wind turbines (VAWTs)입니다. 이 경우 발전기와 다른 무거운 부분이 가장 아래에 위치해 훨씬 안정적으로 물 위에 뜰 수 있습니다.

​

​

하지만 이런 수직축 풍력 터빈은 에너지 전환 효율이 낮아 현재 일반적으로 널리 쓰이지 않고 있습니다. 월드 와이드 윈드의 독특함은 이 문제를 극복하는 방식입니다. 이들은 서로 반대 방향으로 회전하는 동축 반전식 수직 터빈 contra-rotating vertical turbine (CRVT)을 제시했습니다.

​

​

동축 반전식의 장점은 서로의 회전 에너지를 서로 상쇄해서 발전기가 회전하는 것을 막을 수 있다는 점입니다. 동시에 로터가 두 개가 되기 때문에 발전량도 그만큼 늘어날 수 있습니다.

​

​

월드 와이드 윈드는 동축 반전식 수직 터빈이 전통적인 풍력 발전기보다 더 크게 만들 수 있을 뿐 아니라 물 위에서 훨씬 안정적일 것으로 예상하고 있습니다. 여기에 수평축 풍력 터빈과 달리 반드시 수직으로 설 필요가 없다는 장점도 있습니다. 옆으로 좀 기울어져도 기능에 문제가 없기 때문에 태풍이나 강풍, 파도에 강하고 더 높이 만들 수 있습니다.

​

​

제조사측은 400m 급의 초대형 CRVT가 현존하는 가장 강력한 풍력 발전기보다 몇 배 큰 40MW의 전력을 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 발전 용량으로만 보면 SMR 방식의 모듈식 원자로 한 모듈보다 큰 수준인데, 풍력 발전의 특징상 실제 발전량은 1/3 이하로 생각할 수 있을 것입니다. 그래도 엄청난 양임에 분명합니다.

​

​

하지만 이 모든 수치는 최소한 프로토타입이라도 작동하는 모습을 보여줘야 신뢰가 갈 수 있습니다. 월드 와이드 윈드는 2026년에 3MW급 프로토타입을 만들고 2029년까지 40MW급의 풀 스케일 모델을 만든다는 목표인데, 과연 성공할 수 있을지 궁금합니다.

​

​

참고

​

​

https://newatlas.com/energy/coaxial-vertical-floating-wind-turbines/

​