[풍력시리즈1] VORTEX, 부품을 줄이고 혁신을 더하다

[풍력시리즈1] VORTEX, 부품을 줄이고 혁신을 더하다

 최근 우리나라에서 2030정책으로 인해 신재생에너지가 각광을 받고 있다. 그리고 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 기존의 석탄, 원자력 발전을 능가하며 친환경적인, 혁신 에너지 기술 발전을 위해 노력하고 있다. 오늘은 혁신적인 신재생에너지를 개발한 기업, VORTEX에 대해 말하고자 한다.

[사진1. 풍력발전기]

출처: pixabay 사이트

 풍력 에너지. 이 말을 들었을 때 쉽게 떠올릴 수 있는 것은 넓은 땅이나 바다에 세워진 거대한 풍차 모양의 풍력발전기일 것이다. 하지만 VORTEX의 풍력발전기는 기존과 비교했을 때 전혀 다른 모습을 하고 있다.

[사진2. VORTEX 풍력발전기]

출처: VORTEX 홈페이지

기존의 풍력발전기는 날개(블레이드) 회전에서부터 두 번의 에너지 변환 과정과 인버터를 거쳐 전기를 생산한다. 다시 말해, 날개에서 바람의 운동 에너지를 기계적인 회전 에너지로, 발전기 내부에서 전기에너지로 전환되는 것이다. 그러나 위 사진처럼 VORTEX의 풍력발전기는 날개가 없다. 이 말은 바람의 운동에너지를 회전(기계적) 에너지로 바꾸는 과정이 없다는 것이다. 하지만 이 풍력발전기는 날개가 없어도 전기를 생산할 수 있다.

 

VORTEX의 원리

 VORTEX 풍력발전기의 발전 방식은 바람으로 생긴 와류를 통해 지면과 수직방향으로 진동하면서 전기를 생산하는 것이다. 즉, 기존의 풍력발전기는 날개에서 바람 에너지를 회전(기계적) 에너지로 바꿨다면 이들의 풍력발전기는 기둥 자체에서 에너지 전환이 일어나는 것이다.

그들은 ‘카르만 소용돌이’ 법칙을 기반으로 기술을 개발했다. 유체 속에서 기둥 모양의 물체가 움직일 때, 물체의 속도가 어느 크기에 도달하면 그 배후에 서로 반대 방향의 와류(소용돌이)가 번갈아 나타나게 된다. 이러한 와류가 카르만 소용돌이인데, 일반적으로 물체 배후에 카르만 소용돌이가 생기면 물체는 주기적으로 힘을 받는다. 또한 물체 고유의 진동수와 소용돌이로 인해 발생하는 진동수가 일치하면 최대의 에너지가 생성된다.

 VORTEX의 풍력발전기 내부에는 자석이 있어서 바람이 발전기를 한 방향으로 밀면 자석이 반대 방향으로 당긴다. 이러한 움직임이 진동으로 계속 일어나 어느 정도의 속도를 갖게 된다. 이 현상은 와류를 만들고 그 운동에너지를 통해 전기를 생산할 수 있게 된다.

 

혁신을 더함으로써 생긴 장점

 기존의 날개가 했던 역할을 기둥 자체가 대신해주기 때문에 날개를 포함한 여러 부품이 필요 없다. 따라서 기존 방식의 설치비용보다 53% 저렴하게 설치할 수 있으며 운영 및 유지비용도 각각 80%, 40%씩 절약할 수 있다. 그리고 부품을 덜 제작하므로 그에 따른 탄소 발생도 40% 감소할 수 있다. 또한 날개가 없기 때문에 차지하는 공간이 줄어들어 설치할 수 있는 장소도 다양하다. 그뿐만 아니라 기존 방식의 단점으로 항상 있었던, 주위에 서식하는 조류들에게 피해를 줄 수 있다는 것도 해결 가능하다.

 

혁신을 넘기 위해 넘어야 할 단점

 아직 해결할 문제점이 남아있다. 먼저 VORTEX의 풍력발전기는 기존 풍력발전의 효율을 따라가지 못한다. 그리고 MIT에서 진행한 연구에 따르면 발전기의 진동 주파수는 엄청난 소음을 발생시킨다고 한다. 혁신을 더했다고 해서 완성품은 아닌 것이다. 하지만 그렇다고 해서 그들의 혁신이 틀린 것은 아니다. 지금까지 단점을 해결하고자 계속 노력하고 있으며 그들의 노력은 미래의 풍력발전 영역을 더욱 확장시켜줄 것이다.

 

 VORTEX의 풍력발전은 현재 개발 과정에 있는 다양한 에너지 기술 중 하나이다. 그들의 기술들은 아직 완전하지 않지만, 다양한 방법을 개발하고 도전하고 있다는 것 자체가 지속 가능한 미래의 시작을 알리는 신호라 생각한다.

 

참고문헌

-VORTEX 홈페이지

-HUFFPOST 기사 ‘These Jiggling Bladeless Turbines Are A Breath Of Fresh Air‘

-네이버 지식백과 ‘소용돌이’