변환(클러치)기어 작동원리.

[대한건설신문 이기쁨 기자] 건기연이 실시간으로 변하는 파도의 영향과 관계없이 24시간 효율적이고 안정적인 발전이 가능한 신기술을 개발했다. 한국건설기술연구원(원장 한승헌)은 기존 파력발전 대비 발전효율을 2배 이상 향상하고 24시간 안정된 전력을 생산할 수 있는 신개념 파력발전시스템을 개발했다.

파력발전이란 파도의 운동에너지에서 동력을 얻어 발전하는 방식을 뜻한다. 기존 파력발전 방식에는 여러 제한사항이 있었다. 실시간으로 변하는 파도의 방향 때문에 안정적으로 발전할 수 없었고, 조수간만의 차가 클 경우 설치가 불가능한 문제도 있었다.

한국이 3면이 바다임에도 불구하고 파력시스템이 설치된 곳은 제주도 테스트베드 단 1곳에 불과한 것이 그 이유다. 전 세계적으로도 파력발전이 원활히 운영되고 있는 곳은 영국을 비롯해 단 5곳뿐이다. 박민수 건설연 박사 연구팀이 고안한 것은 ‘2중 변환장치’와 ‘자동 위치조절장치’다. 이 덕분에 해양환경에 무관하게 24시간 효율적이고 안정적인 발전이 가능해졌다.

‘2중 변환장치’는 파력의 손실을 최소화하기 위한 장치다. 파랑의 원운동을 이용하는 ‘원통형 실린더’와 직선운동을 이용하는 ‘스윙판’ 중에 발전율이 높은 것을 매 순간 선별하여 발전기를 작동시키는 장치다. 하이브리드 자동차가 전기와 가솔린 중 선택적으로 동력원을 사용해 효율성을 높이는 것과 비슷한 원리다. 수위의 높이와 조수간만의 차 등 해양환경에 구애받지 않고도 발전할 수 있도록 설계된 것은 물론이다.

부력 원리를 이용한 ‘자동 위치조절장치’를 통해 수심 변화에 즉각 대응하고 파랑의 방향 변화에 따른 좌우회전도 자유롭게 설계했다. 실시간 변화하는 파도에도 24시간 연속 발전할 수 있는 이유다. 발전성능도 높였다. 기존 부유식 진자형 파력발전과 비교시 2배 이상 향상된 시간 평균 24.1%의 높은 발전효율을 나타냈다. 1기당 생산전력은 시간 평균 3㎾로, 소형풍력발전과 소요 비용은 유사하지만 풍력 발전에 비해 필요면적은 적고 소음 발생 걱정도 없다.

연구책임자인 박민수 건설연 수석연구원은 “순수 국내 기술로 효율성이 높은 파력시스템을 개발하면 3면이 바다인 한국이 향후 청정에너지 분야의 강국으로 도약할 수 있을 것이라 기대했다”며 “해양환경에 관계없이 설치 가능한 만큼, 향후 국내 연근 해역 적용 확대는 물론 해외시장 진출을 기대할 수 있을 것이다”고 밝혔다. 한편 이번 기술개발에는 중소기업인 코리아인코어테크놀러지(주)도 공동 참여했다.