태양 에너지를 이중으로 수확하는 솔라 타워

(an inner updraft tower surrounded by ten downdraft channels, each with its own generator turbine. Credit: Al Hussein Technical University / Qatar University)

태양 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 방법은 크게 태양전지를 이용한 태양광 방식과 거울로 햇빛을 모아 열에너지를 사용하는 태양열 방식이 있습니다. 이외에도 여러 가지 방법이 제안되긴 했지만, 대세는 이 두 가지이고 특히 태양광 방식이 발전량의 대부분을 차지하고 있습니다.

하지만 일부 연구자들은 복잡한 집열 시스템이나 상대적으로 비싼 태양 전지를 사용하지 않는 대안을 연구하고 있습니다. 이런 방법 중 하나가 사막에 거대한 태양열 온실을 짓고 여기서 생긴 뜨거운 상승 기류를 이용해 터빈을 돌리는 솔라 타워 방식입니다.

요르단의 알 후세인 공대 및 카타르 대학 (Al Hussein Technical University / Qatar University)의 연구팀은 사막 환경에서 사용할 수 있는 이중 기술 솔라 시스템 "twin technology solar system" (TTSS)이라는 새로운 대안을 추가했습니다.

기본적으로 거대한 온실 한 가운데 상승기류를 모아 터빈을 돌리는 솔라 타워 시스템인 건 비슷하지만 중앙에 있는 굴뚝 같은 구조물 주변에 다시 여러 개의 작은 굴뚝이 동심원을 중심으로 꽃잎처럼 배치된 것이 차이점입니다.

높이 200m의 TTSS 타워 한 가운데는 지름 10m의 내부 냉각탑이 있고 뜨거운 공기가 이곳을 지나면서 발전기를 돌리게 됩니다. 주변을 둘러싼 10개의 1.8m 지름의 외부 냉각탑은 꼭대기에서 물을 분사해 따뜻한 공기를 식혀 아래로 내려가는 공기의 흐름을 만듭니다. 그리고 10개의 작은 터빈이 돌아가며 전기를 만듭니다.

솔직히 작은 냉각탑은 상당히 많은 물을 소모하기 때문에 과연 실용적인가라는 의문이 들지만, 연구팀은 이 방법으로 250m 지름의 온실을 지닌 TTSS 발전소로 연간 753MWh의 전기를 만들 수 있다고 주장했습니다. 흥미로운 부분은 공기를 식히는 외부 냉각탑에서 400MWh, 상승 기류를 이용하는 내부 냉각탑에서 350MWh의 전기가 만들어져 오히려 하강 기류가 더 많은 전기를 만든다는 것입니다.

솔라 타워 방식은 온실에서 열을 보존하기 때문에 해가 진 뒤에도 발전이 가능하다는 것이 장점입니다. 단점은 소규모 실험 발전기 이외에는 상용화된 발전소가 없고 아직 경제성을 확보하지 못했다는 것입니다. 과연 TTSS가 실제 발전기의 모습을 보여주고 이를 경제성을 검증할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/energy/double-solar-updraft-cooling/

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