기존 대비 발전 효율 2배 향상
순수 국내 기술로 24시간 발전 가능해져

한국건설기술연구원(원장 한승헌, 이하 건설연)은 기존 파력발전 대비 발전 효율을 2배 이상 향상하고 24시간 안정된 전력을 생산할 수 있는 신개념 파력발전 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.

파력발전이란 파도의 운동에너지에서 동력을 얻어 발전하는 방식이다. 기존 파력발전 방식은 실시간으로 변화하는 파도의 방향 때문에 안정적으로 발전할 수 없었다. 또 조수간만의 차가 클 경우 설치가 불가능했다.

이러한 이유로 한국은 3면이 바다임에도 불구하고 파력 시스템이 설치된 곳이 제주도 테스트베드 단 1곳에 불과했다. 전 세계적으로도 파력발전이 원활히 운영되고 있는 곳은 영국을 비롯한 5곳에 불과하다.

이에 건설연 박민수 박사 연구팀은 ‘2중 변환 장치’와 ‘자동 위치 조절장치’를 고안해냈다. 덕분에 해양 환경과 무관하게 24시간 효율적이고 안정적인 발전이 가능해졌다.

‘2중 변환 장치’는 파력의 손실을 최소화하기 위한 장치다. 파랑의 원운동을 이용하는 ‘원통형 실린더’와 직선운동을 이용하는 ‘스윙판’ 중에 발전율이 높은 것을 매 순간 선별해 발전기를 작동시키는 장치다. 하이브리드 자동차가 전기와 가솔린 중 선택적으로 동력원을 사용해 효율성을 높이는 것과 비슷한 원리다. 물론 수위의 높이와 조수간만의 차 등 해양 환경에 구애받지 않고도 발전할 수 있도록 설계했다.

부력 원리를 이용한 ‘자동 위치 조절장치’를 통해 수심 변화에 즉각 대응하고 파랑의 방향 변화에 따른 좌우 회전도 자유롭게 설계했다. 실시간 변화하는 파도에도 24시간 연속 발전할 수 있는 이유다.

여기에 발전 성능도 높였다. 기존 부유식 진자형 파력발전과 비교 시 2배 이상 향상된 시간 평균 24.1%의 높은 발전효율을 나타냈다. 1기당 생산 전력은 시간 평균 3㎾로, 소형풍력발전과 소요비용은 유사하지만 풍력발전에 비해 필요면적은 적고 소음 발생 걱정도 없다.

건설연 박민수 수석연구원은 “이번 기술 개발을 발판으로 3면이 바다인 한국이 청정에너지 분야의 강국으로 도약하기를 기대한다”며 “해양 환경에 관계없이 설치가 가능한 만큼 국내 적용은 물론 해외시장 진출이 가능해질 것”이라고 전망했다.