날개 없는 풍력 발전기 나왔다…"진동으로 전기 생성"

가장 널리 활용되는 재생에너지원인 풍력에너지는 화석연료를 사용하지 않고 전력을 생산할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 발전에 사용되는 거대한 풍력 터빈이 발전소 인근 주민과 야생동물에 영향을 줄 수 있다는 지적도 나온다.

이런 가운데 스페인 스타트업 보텍스 블레이드리스(Vortex Bladeless)가 개발한 ‘날개 없는 풍력 터빈’이 풍력 발전의 이런 단점을 보완할 수 있는 새로운 기술로 주목받고 있다고 IT매체 BGR이 최근 보도했다.

날개 없이 전기 만드는 풍력 터빈이 주목되고 있다. (출처=보텍스 블레이드리스)

회사 측에 따르면 이 터빈은 바람에 따라 회전하는 날개 대신 길쭉한 원통형 기둥을 이용해 전기를 생산한다. 지면에 고정된 받침대 위에 중앙 탄소섬유 막대가 포함된 기둥을 세우고, 바람이 불면 기둥이 좌우로 진동하도록 설계됐다. 이 과정에서 발생하는 진동과 압력을 전기 에너지로 변환하는 방식이다.

날개가 없기 때문에 풍력 터빈에서 발생하는 소음과 시각적 거부감을 줄일 수 있으며, 회전하는 블레이드에 새와 박쥐가 부딪히는 문제도 완화할 수 있다는 것이 회사 측 설명이다.

특히 날개 없는 터빈은 풍속이 일정하지 않은 도심 지역에서도 활용할 수 있다는 점이 장점으로 꼽힌다. 대형 풍력 터빈은 크기에 따라 평균 풍속이 시속 14~21㎞ 이상이어야 효율적으로 발전할 수 있다. 이 때문에 미국에서는 텍사스와 캘리포니아, 아이오와 등 풍황이 좋은 지역을 중심으로 풍력 발전이 이뤄지고 있다.

반면 보텍스 블레이드리스의 날개 없는 터빈은 약 시속 11㎞의 비교적 낮은 풍속에서도 작동할 수 있도록 설계됐다. 이에 따라 대형 풍력 발전 단지를 조성하기 어려운 도심이나 건물 주변 등에서도 활용 가능성이 있다는 평가다.

낮은 발전량은 한계

다만 날개 없는 풍력 터빈이 기존 풍력 발전을 대체하기에는 아직 넘어야 할 한계가 있다. 가장 큰 문제는 발전량이다. 날개 없는 터빈은 상대적으로 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있지만, 풍력 발전에서는 터빈의 크기가 발전량과 직결된다. 일반적으로 터빈이 커질수록 더 많은 바람을 받아 더 많은 전력을 생산할 수 있기 때문이다.

현재 보텍스 블레이드리스가 개발한 대형 모델의 최대 출력은 약 100와트(W)에 불과하다. 수 메가와트(MW)의 전력을 생산하는 기존 대형 풍력 터빈과 비교하면 발전량에서 큰 차이가 난다.

보텍스 블레이드리스는 최대 1킬로와트(kW)의 전력을 생산할 수 있는 보다 큰 모델도 개발하고 있다. 그러나 이 정도의 출력만으로는 대규모 전력망에 전력을 공급하는 기존 풍력 터빈을 대체하기에는 여전히 부족하다.

그렇다고 기존 풍력 터빈의 개선 필요성이 사라지는 것은 아니다. 풍력 발전 업계에서는 조류와의 충돌을 줄이기 위해 블레이드 중 하나를 검은색으로 칠하는 등 기존 터빈의 환경 영향을 줄이기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 중국에서 연구되고 있는 비행 풍력 터빈과 같은 새로운 형태의 풍력 발전 기술도 등장하고 있다.