역방향 부유식 풍력 발전기, 미래 풍력 발전의 대안 될까?[고든 정의 TECH+]

풍력 발전은 사실 육지보다 바다에서 더 효과적입니다. 바람의 진행을 막는 지형지물이나 구조물이 없어 바람이 더 강할 뿐 아니라 일정하게 불어 지속적인 발전이 가능하기 때문입니다.

하지만 지구 바다의 대부분은 해상 풍력 발전기를 설치하기 힘든 깊은 바다입니다. 풍력 발전기를 바다 밑에 단단히 고정할 수 있는 얕은 바다는 많지 않으며 관광지나 항구, 주거 지역 등 여러 가지 이유에 의해 모두 개발할 수도 없습니다.

따라서 오래전부터 먼바다에 풍력 발전기를 띄우고 케이블로 고정하는 부유식 풍력 발전기가 시도됐습니다. 2017년에는 스코틀랜드 앞바다에 6MW급 지멘스 부유식 풍력 발전기 6기를 설치한 하이윈드 풍력 발전소 (Hywind farm)가 건설되기도 했습니다. 이 풍력 발전기는 수심 800m까지 고정할 수 있는 케이블로 풍력 발전기가 거센 바람과 파도에도 쓰러지지 않게 고정합니다. 하지만 흔들리는 바다에서 바람개비처럼 생긴 기존의 풍력 발전기를 부표 위에 올린 부유식 풍력 발전기는 최적의 디자인이라고 보기 어렵습니다. 특히 다른 풍력 발전기처럼 부유식 풍력 발전기도 대형화되면서 이 방식은 점점 더 위험할 수 있습니다. 따라서 최근 새로운 디자인의 부유식 풍력 발전기가 시도되고 있습니다.

스페인 바르셀로나의 X1 윈드가 이끄는 넥스트플로트 플러스 (NextFloat+) 컨소시엄은 최근 유럽 위원회에서 1,340만 유로의 자금을 지원받아 새로운 방식의 부유식 풍력 발전기인 X90을 개발하고 있습니다.

넥스트플로트 플러스의 가장 큰 특징은 일반적인 풍력 발전기처럼 앞에서 바람을 받는 게 아니라 뒤에서 불어오는 바람으로 풍차를 돌리는 역방향 발전기라는 것입니다. 역방향 풍력 발전의 장점은 풍력 발전기의 긴 블레이드가 바람에 의해 휘어지더라도 지지대와 충돌할 위험성이 없다는 것입니다. (사진 참조) 또 삼각형 지지대가 더 안정적으로 풍차를 지지할 수 있다는 장점이 있습니다.

현재 X1 윈드의 1차 목표는 상업 발전이 가능한 규모인 6MW급 X90 부유식 풍력 발전기를 개발하는 것입니다. 그 전에 이 디자인의 타당성을 검증하기 위해 1/3 축소 모델인 피봇부이 (PivotBuoy)를 테스트 중입니다.

실제 해상에서 역방향 풍력 발전기가 더 효율적인 것으로 드러난다면 풍력 발전기 디자인에 일대 변화가 일어날 수 있습니다. 최근 여러 가지 형태의 부유식 풍력 발전기가 경쟁하고 있는데, 최종적으로 시장을 주도하게 될 디자인은 어떤 것이 될지 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com