모듈형 파력발전기의 에너지 시장 파급 효과

파력발전은 큰 파도에만 의존하여 에너지를 얻어야 했습니다. 확실히 실용성이 부족한 것이 사실이었는데요. WAVR 사에서 개발한 'WEC(WAVE ENERGY CONVERTER) 모듈형 파력에너지 변환기'로 인해 작은 파도 에너지도 활용할 수 있을 것으로 보입니다. 이 기사에서는 'WEC' 라는 파력발전기에 대해서 알아보겠습니다. 

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1. 기존 파력발전의 한계에 대해서

파력발전에 대해서 간단하게 소개하자면 파도의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 방식을 말합니다. 파력발전의 한계는 다음과 같은 예가 있습니다.

1. 파도의 불규칙성: 파도는 불규칙적이며, 지역에 따라 다른 모양을 가진다. 즉 안정적이지 않다.
2. 에너지 효율 비용 : 파도의 운동을 터빈으로 전달하기 위해 추가 에너지 변환시스템이 필요, 즉 에너지 손실이 발생
3. 해양생태계 영향 : 생성한 전기에너지를 내륙으로 전송하기 위한 해저케이블이 해양환경을 방해할 수 있다.

위 같은 제한사항이 존재합니다. WEC 활용 시 문제해결이 가능할 수 있을 것으로 보입니다. 예를 들어 기존 파력발전소는 파력이 강한 지역에만 건설할 수 있었으며, 대한민국은 삼면이 바다로 둘러싸인 땅임에도 불구하고 파력발전소를 만든곳은 제주도 뿐입니다. 현재 KRISO (선박해양플랜트 연구소)에서 건설한 ‘용수시험 파력발전 플랜트’, ‘묵리파력발전소’를 통해 전기 생산하고 있습니다. WEC 활용시 파력이 강한 지역뿐만 아니라 파력이 약한 곳의 에너지 발전 가능성도 충분히 늘어남을 의미합니다.

( 현재 대한민국은 향후 2025년까지 해양에너지 비중을 1%에서 1.6%까지 늘릴 계획을 가지고 있습니다. )

2. WEC 파력발전 개념설계는 무엇이다른가?

Igarashi 는 본인의 개념설계에 대해서 다음과 같이 말합니다.

 

" WAVR의 아이디어는 큰 파도 하나로만 동력을 얻는 형태의 기기가 아니라, 작은 파도로 에너지를 만드는 기기에 가깝습니다. 그리고 해당 모듈을 여러개를 추가하여 발전량을 늘립니다.”

 

WEC는 힌지가 달린 부유 장치를 사용해서 파도의 움직임을 전기에너지로 변환합니다. 그리고 전기에너지를 배터리에 저장합니다. 기존의 파력발전과 다른 점은  큰파도 뿐만 아니라 작은 파도를 이용하여 에너지를 생성한다는 점입니다.

"모듈형 디자인은 더 작고, 개발하기에 더 수월할 것입니다.”

 

이 때문에 기기의 크기도 비교적 작은 편입니다. 이는 후에 확장을 통해 파류 발전소를 만들 수 있다는 것을 의미하기도 합니다. 마치 태양광 패널을 모아서 태양광 발전소를 만드는 것 처럼 말입니다.

WEC의 첫 시제품은 소형 전기장치에 전력을 공급하기 위한 독립형시스템으로 이용되기 위해서 개발되었습니다. 예를 들면 보트 같은 것에 함께 활용해서 말이죠. 하지만  WAVR의 설립자 CLYDE IGARASHI는 해당 아이디어를 더 큰 회사와 협력하여 더 많은 인구에 에너지를 공급하기를 기대하고있습니다.

3. 파력발전 필요한 이유가 있을까?

국제 에너지기구(IEA)는 파력발전에 대해 “해양에너지를 이용 시20,000~80,000TW의 에너지를 얻을 수 있을 것으로 보입니다”라고 언급한 바가 있습니다.

이는 전 세계에서 이용 에너지인 20,000TW를 상회하는 수준입니다. 주변이 바다로 이루어진 내륙이거나, 내륙과 떨어진 섬이라면 고려해 볼 만한 가치가 있습니다. 대한민국 또한 주변이 바다로 둘러싸인 나라인 만큼 이 기술에 대해서 집중적으로 봐야 할 것입니다. 그 외의 이유로는 다음과 같은 이유가 있습니다.

1. 무한한 에너지 공급 : 파도는 24시간 에너지를 만들어낼 수 있다.
2. 기후 변화 대응 : 지구온난화에 대응하기 위한 중요한 해결책이다.
3. 에너지 독립성 : 파력을 이용시 국가 간 에너지 수입 의존도를 줄일 수 있다.
4. 자원 보존과 환경 보호 : 재생 가능한 자원을 활용하여 환경오염을 줄일 수 있다.

4. WEC 파력발전의 미래는 어떨까?

현재 WEC의 전력 생산량은 1sqft당 3W에 불과합니다. 이는 일반적인 태양광 발전 패널의 ¼에 불과한 전력량입니다. 하지만 태양광은 하루에 발전 가능한 피크시간이 7시간 정도에 불과합니다. 반면 파류 발전은 24시간 내내 발전이 가능합니다. 또한 WEC는 개발된 지 1년 조금 넘은 프로토타입이라는 것을 감안해야 합니다. 앞으로 전력량은 증가될것으로 보입니다

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Igarashi : “태양은 없지만 파도는 많은 장소도 존재하잖아요. WEC는 그런 곳에서 높은 효용성을 보일 것으로 기대됩니다.”

또한 WEC는 후에 태양광, 수력, 풍력 기술과 함께 통합하여 하이브리드 시스템을 만들 수 있습니다. 이에 따라 발전량을 더욱 높일 수 있을 것으로 보입니다. 모듈의 크기가 작은 만큼, 기존 풍력발전 단지 주변에서도 사용될 수 있으므로 장치가 차지하는 공간의 양을 최소화할 수 있습니다.

 

Igarashi : “ 물론 우리도 처음부터 WEC의 출력이 태양광발전과 경쟁력을 갖출 수 있기를 바랬지만, 첫 번째 프로토타입인 만큼, 현재로서는 만족하고 있습니다. 부품과 설계를 지속해서 개선함에 따라 향후 WEC 파력발전 출력이 더욱 높아질 것으로 기대하고 있습니다. “

 

WAVR 프로젝트의 고문인 전 하와이 주지사 John Waihee는 다음과 같이 말합니다.

 

 "우리는 이 기술의 잠재적 영향을 알고 있습니다. 때문에 가능한 한 빨리 이 개념을 증명하고 정보를 전파할 것을 권장합니다. 하와이 청정에너지 계획은 2045년까지 100% 청정에너지 달성을 목표로 하고있습니다. 늦을지도 모르지만, 그 목표를 달성하는 데 WEC는 중요한 역할을 할 수 있습니다.”

"태평양에 둘러싸인 하와이는 WAVR 기술의 빠른 발전으로 큰 이익을 얻을 수 있습니다,"

"세계에서 가장 고립된 육지 중 하나로서, 우리는  주변 천연자원을 활용함으로써 더 지속가능한 미래를 확보할 수 있습니다."

"파력 에너지가 태양열과 풍력과 같은 다른 재생 가능 에너지 기술과 함께 활용될 수 있다면 그것은 큰 진전이 될 것입니다."

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제품 디자인: Giorgio Corrado, Walter Bozzetti, Mostafa Ali
기술 고문: Victor Cheboxarov, John Waihee
제품 개발자: Robogio Dynamics
개발자: Clyde Igarashi, Michelle Lee