[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = '하늘을 나는 연'에서 아이디어를 얻어 에너지를 얻는 공중풍력개발이 본격화되고 있다.

한국전기연구원(KERI)는 4일 창원시청 시민홀에서 한국전력공사, 창원시와 함께 공중 풍력발전 연구개발에 대한 지속적인 협업을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다.

공중 풍력발전 개발 모습 [자료=한국전기연구원] 2021.05.04 biggerthanseoul@newspim.com

공중 풍력발전은 높은 고도에 연(Kite) 등을 띄워 전기를 생산하는 일종의 '하늘을 나는 발전소'로 알려진다. 공중 풍력발전은 비행기나 드론 등에 프로펠러와 발전기를 장착해 하늘에서 전기를 생산해 지상으로 보내는 '공중발전' 방식과 연 혹은 글라이더 등이 공중에서 줄을 당기고 줄이 감긴 지상의 드럼이 회전하면서 발전기를 구동해 전기를 만드는 '지상발전' 방식으로 나뉜다.

현재 3개 기관이 순수 국내 기술로 개발하는 분야는 지상발전 방식의 공중 풍력발전이다. 한전이 예산을 지원해 KERI가 연구개발을 수행하고 있고, 창원시가 마산해양신도시 부지를 테스트베드로 활용할 수 있게 지원하고 있다.

공중 풍력발전은 에너지원의 잠재력이 크고 장소의 제한이 적다는 점이 장점이다. 이론적으로 기존 타워형 풍력터빈이 지구상에서 바람으로부터 획득할 수 있는 잠재적 총 에너지는 400TW다. 하지만 특정 지역에서만 확보가 가능한 바람 자원의 한계, 해상풍력의 경우 발전소 기초 비용을 좌우하는 수심의 한계 등 각종 지형적·경제적·자연환경적 문제로 인해 지금까지 전 세계에 설치된 타워형 풍력터빈의 누적 설치용량은 총 잠재력(400TW)의 0.2%에도 못 미치는 743GW에 불과하다.

그러나 높은 고도의 바람에서 공중 풍력발전이 획득할 수 있는 잠재적 총 에너지는 이론적으로 1800TW에 달하는 것으로 알려진다. 타워형 풍력터빈 대비 4.5배에 달한다. 전 세계 에너지 수요(약 20TW)의 90배 수준이기도 하다.

높은 고도의 바람 에너지는 강하면서도 더욱 광범위하게 분포돼 그동안 바람이 약해 타워형 풍력터빈의 상업성이 확보되지 않았던 지역에서도 공중 풍력발전 방식을 통해서는 높은 고도의 강한 바람을 활용해 전력을 생산할 수 있다. 해상에 구축할 때에도 기초 비용을 좌우하는 수심의 영향을 거의 받지 않는다. 사실상 지구 대부분의 지역에서 발전이 가능하다는 얘기다.

미국과 유럽 등 선진국도 오랜 기간 동안 공중 풍력발전에 관심을 두고 타당성 검증연구를 수행하고 상용화 및 대용량화를 위한 관련 기술을 꾸준히 개발하고 있다. 국내에서도 전기전문 연구기관인 전기연이 창원시와 한전의 지원을 받아 국내 최초의 기술을 독자적으로 개발하고 있는 상황이다.

연구 책임자인 이주훈 전기연 에너지시스템 제어기술팀장은 "공중 풍력발전은 활용 목적과 장소에 따라 이동식부터 대규모 발전까지 다양한 용량의 시스템을 구축할 수 있어 응용성이 매우 높다"며 "향후 인공지능(AI)을 접목한 자동 운전기술을 실현하고, 창원 지역 내 300여개 전기관련 기업들과 함께할 수 있는 실증단지의 구축도 추진할 계획"이라고 강조했다.

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