'더치 윈드휠'로 엿본 신재생에너지의 미래

'더치 윈드휠'로 엿본 신재생에너지의 미래

 

[그림 1. 더치 윈드휠]

출처 : 장형기업 홈페이지

날개 없는 선풍기, 날개 없는 드라이기. 교내 과학 발명품 대회에 출품했던 그저 재치 있는 아이디어라고만 여겼던 제품들이 실생활에서 사용되고 있는 요즘. 풍력발전에도 새로운 바람이 불었다. 우리가 흔히 아는 풍력발전기의 모습은 마치 풍차를 닮았다. 프로펠러 형태의 블레이드가 돌아가면서 전력을 생산하는 기존 풍력발전은 신재생에너지 중에서도 환경만 주어진다면 꽤나 안정적으로 에너지를 생산하고 있다는 점에서 많이 주목받고 있다. 그리고 이러한 풍력발전의 부흥에 따라 새로운 발전방식, 새로운 형태의 풍력발전기가 개발되었다. 네덜란드의 항구 도시인 로테르담에 설치되고 있는 날개 없는 풍력발전기, 더치 윈드휠에 대해서. 그리고 이를 통해 바라본 풍력 발전의 미래, 신재생에너지의 미래를 생각해보자.

 

더치 윈드휠 (Dutch Windwheel) 이란?

더치 윈드휠은 앞서 말했듯, 날개가 필요하지 않은 풍력발전기이다. 날개가 없는 터빈 형태로 휠에서 발생하는 정전기식 풍력에너지를 중간의 변환기가 물방울 입자와 전기장을 활용해 전기에너지로 변환한다. 건물 꼭대기에서 빗물을 모아 에너지로 사용하는 동시에 이곳에 거주하는 사람들의 폐기물로부터 바이오가스를 생성해 전력에너지로 활용하기도 한다.

[그림 2. 더치 윈드휠의 구조]

출처 : 장형기업 홈페이지

[그림 3. 이중 내측 링 구조물]

출처 : 더치 윈드휠 공식 홈페이지

더치 윈드휠은 그 기능에 따라 내측 링, 외측 링, 펌프, 정전 분무기, 충전 시스템, 충전시스템, 링 외부 발전 시스템으로 크게 6개로 나눌 수 있다. 먼저 이중 내측의 링 구조물은 유리와 강철 프레임으로 외관을 만들어 도시의 전망을 만끽할 수 있도록 만들어졌다. 이 공간은 7층 규모의 호텔과 레스토랑, 72채의 아파트, 사무실이 들어설 예정이다. 특히 빌딜 내부의 전면 유리에는 증강현실 터치스크린이 설치되어, 이를 통해 거주민과 방문객들은 주변 경광을 보면서 동시에 다양한 정보를 제공할 수 있다. 외측 링은 관람차처럼 천천히 회전하게끔 만들어졌는데, 그래서 이곳에 마련될 40개의 주거공간에 거주하는 사람들은 로테르담을 한눈에 내려다볼 수 있다. 또한 운하 위에 설치되어 있는 더치 윈드휠의 특성상 운하 수면 아래의 모습도 볼 수 있게 설계되었다. 다음으로, 이 건물의 가장 핵심이 되는 펌프와 정전 분무기다. 더치 윈드휠은 주로 운하의 물을 펌프를 이용해 정전기실 풍력-에너지 변환기에 투입하는데, 강물이 아닌 바닷물이나 빗물 저장조의 물로도 사용될 수 있게끔 만들어져있다. 정전 분무기는 이 구조물의 중심에 수평으로 가로질러 뻗어있는 빔인데, 펌프로 끌어올린 물을 이용해 전기를 만드는 것이다. 이 빔을 따라 설치된 수천 개의 노즐이 양(+)으로 대전된 물 분자를 공기 중으로 분무하면, 바람이 빔의 고전압 전기장 쪽으로 이 물 분자를 밀어내 음전하가 생기게 된다. 충전시스템이 이렇게 발생하는 전류를 직류 또는 교류로 변환해 윈드휠 자체적으로 사용하거나 배터리에 저장하는 역할을 수행한다. 마지막으로 링 외부에 부착되어 있는 태양전지와 로테르담 항수에서 나오는 산업 폐열 활용을 통해 추가적으로 전기와 열에너지를 생산한다. 이처럼 더치 윈드휠은 주된 발전 방식은 풍력이지만, 폐열활용 부분이나 태양전지가 설치되어 있다는 점에서 복합적인 발전시스템으로 분류할 수 있을 것으로 생각된다.

[ 그림 4. 더치 윈드휠]

출처 : 장형기업 홈페이지

더치 윈드휠이 가지는 강점은?

더치 윈드휠이 가지는 가장 큰 특징이자 장점은 날개가 없다는 것이다. 기존 풍력발전기는 발전 시 블레이드가 돌아감에 따라 저주파가 발생하여 이명, 공황장애 등 사람들에게 건강상의 장애를 일으키기 때문에 현재 많이 문제가 되고 있다. 이러한 문제로 현재 저주파를 없앨 수 있는 기술들을 연구하고 있지만. 블레이드가 없는 더치 윈드휠은 이런 저주파 소음에서 완전히 자유롭기 때문에 그러한 노력이 불필요하다. 때문에 풍력 발전소와 주거 및 관광 시설이 함께 조화를 이룰 수 있는 것이다. 그렇기 때문에 우리가 살아가는 공간과 분리되어 있는 기존 풍력발전과는 다르게 생활 속에서 우리가 직접 에너지가 생산되는 것을 지켜볼 수 있다. 이는 사람들에게 풍력 발전에 대한 이미지와 에너지 문제에 대한 직접적인 자극을 줄 수 있기 때문에 더치 윈드휠이 가지는 강점이 더욱 크게 부각되는 것 같다. 또한 블레이드로 인해 발생하는 조류 생태계 파괴 문제와 블레이드 복잡한 생산과 이 과정에서 발생하는 환경오염, 노동자들의 열악한 노동환경까지 생각한다면 블레이드에서 자유로운 이 구조물이 단순히 상징물을 넘어 우리의 삶 속에 얼마나 큰 가치를 가지는지 쉽게 생각할 수 있다.

 

 

더치 윈드휠로 바라본 신재생에너지의 미래

많은 신재생에너지 정책들이 시행되고 있는 요즘이지만, 사실 우리의 삶 속에서 이러한 변화들이 눈에 보이지는 않는 것이 현실이다. 그래서 여전히 신재생에너지에 대한 회의적인 시각을 가진 사람들도 많고, 이러한 분야에 완전히 무지한 사람들도 많다. 네덜란드 로테르담의 랜드마크가 될 이 더치 윈드휠은, 사실 단순히 효율성만을 따졌을 때 그리 좋은 발전기는 아니나, 이 세계가 조금씩 변해가고 있다는 것을 알리는 상징물이 될 것을 기대하게 만드는 것 같다. 에너지가 단순히 국가적인 일이 아니라 우리의 일상 가운데 있다는 것을, ‘더치 윈드휠’을 통해 신재생에너지의 미래를 조금은 엿본 것 같다.

[ 참 고 문 헌 ] 

1. 한국에서 재생에너지의 한계점 및 개선사항 - 풍력발전을 중심으로, 이순자

2. 건물일체형 풍력발전기의 진동저감 기법 연구, 이종원, 문석중