탄소중립을 향한 움직임이 더욱더 활발해지면서 재생에너지에 대한 관심이 끊이질 않습니다. 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급촉진법」 제2조에서는 재생에너지를 햇빛·물·지열·강수·생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지라고 정의하고 있는데요. 재생에너지의 장점은 뭐니 뭐니 해도 고갈될 우려가 없다는 것! 태양의 힘, 바람의 힘, 파도의 힘을 이용하고 오염물질 배출도 적어 청정에너지로 꼽히기도 한답니다.

수많은 이점을 가진 재생에너지. 덕분에 요즘 우리나라에서도 재생에너지가 생산되고 있는 설비를 심심치 않게 만나볼 수 있는데요. 오늘은 다양한 재생에너지 종류 가운데, 바람이 만드는 에너지 풍력에너지에 대해 알아보겠습니다.

바람으로 전기를 만든다?!

세차게 부는 바람이 거대한 바람개비의 날개를 밀어내며 회전시킵니다. 그리고 회전되는 힘은 발전기를 돌려 전기를 만들어 내죠. 즉 바람이 만드는 에너지, ‘풍력에너지’입니다.

풍력에너지는 생산하는 풍력발전기는 보통 산등성이와 같은 육지를 비롯해 바다 등에 설치됩니다. 최근에는 비행기나 드론 등에 풍력발전기를 장착해 공중에서도 풍력에너지를 생산한다고 하죠. 이처럼 풍력발전기는 바람이 부는 곳이라면 어디는 설치할 수 있는데요. 앞서 말했듯 에너지를 생산하는 힘이 바람의 운동에너지에서부터 시작되기 때문이죠.

출처 : 한국에너지공단 신‧재생에너지센터 (https://www.knrec.or.kr/biz/korea/intro/kor_wind.do)

그렇다면 바람이 풍력발전기를 통해 전기를 만드는 원리는 무엇일까요?
이를 알기 위해선 풍력발전기가 어떻게 생겼는지부터 살펴보아야 합니다. 풍력발전기는 크게 날개 모양의 ‘블레이드’, 전기를 생산하는 핵심축인 ‘증속기’와 ‘발전기’, 부품들을 든든히 받쳐주는 ‘타워’, 전압의 높낮이를 조절해 주는 ‘변전소’로 이루어져 있는데요.

출처 : 한국에너지공단 신‧재생에너지센터

먼저 바람이 블레이드를 천천히 회전시켜 회전 운동 에너지를 만들어 냅니다. 여기서 증속기는 기어를 이용해 저속 회전을 발전용 고속 회전으로 전환해 회전 운동 에너지를 증폭시키죠. 증폭된 회전 운동에너지는 발전기를 거치며 전기에너지로 변환되고, 마지막으로 변전소를 통해 변환된 전기에너지가 소비자에게 공급됩니다. 어때요, 생각보다 간단하죠?

풍력에너지 빛과 그림자

1975년, 우리나라에서는 화성군 어도에 처음으로 풍력발전기가 세워졌습니다. 이어서 1998년 제주도에 풍력발전 단지가 상업 운전을 시작했고요. 그리고 지금은 우리 생활 터전 곳곳에 설치되어 있습니다. 다양한 재생에너지 발전 중 태양광 발전 다음으로 많은 비중을 차지할 정도죠. 이렇게까지 풍력발전이 발전한 데에는 고갈 우려가 없다는 것과 오염물질 배출이 없는 청정자원이라는 것 외에도 많은 이점이 있었기 때문입니다.

출처 : 산소섬 (https://www.ohmynews.com/NWS_Web/Series/series_premium_pg.aspx?CNTN_CD=A0002921134)

첫 번째 이점은 낙후된 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능하다는 점입니다. 덴마크 도심에서 2시간은 넘게 이동해야 도달할 수 있는 ‘산소섬’은 덴마크 내에서도 낙후 지역으로 꼽혔던 11.4km2 규모의 작은 섬인데요. 풍력발전을 기반으로 안정적인 에너지 자립을 이뤘을 뿐만 아니라 남은 전력을 수출해 지역경제에 보탬이 되기도 했습니다.

두 번째 이점은 주로 풍향이 우수한 해안이나 산간 지역에 설치하기 때문에 국내 토지이용을 합리적으로 사용할 수 있다는 점입니다. 우리나라는 영토가 작은 반면 산이 많고, 삼면이 바다로 이루어져 있는데요. 대규모 산업단지나 주거시설이 들어서기 힘든 산 능선 혹은 해안가에 풍력발전기가 세워지면 좁은 면적임에도 효율적으로 토지를 활용할 수 있고, 에너지도 생산할 수 있죠.

세 번째 이점은 대규모 풍력발전 단지 조성은 하나의 관광자원으로 활용할 수 있다는 점입니다. 해안가 또는 산길을 따라 줄 세워져 있는 거대한 바람개비를 보면 뻥 뚫린 자연과의 조화에 감탄하게 되는데요. 이러한 모습 때문에 일부 풍력발전 단지는 지역의 대표적인 관광지로 사랑받곤 합니다. 대표적으로 현무암으로 이루어진 갯바위, 맑은 하늘, 푸른 바다의 모습을 한데서 엿볼 수 있는 ‘제주도 탐라해상풍력발전소’와 깔끔한 트레킹 코스와 푸른 숲의 정기를 동시에 느낄 수 있는 ‘정암풍력발전단지’가 여기에 해당합니다.

하지만 다 좋을 줄 알았던 풍력발전에도 그림자가 존재하기 마련입니다.
바람이 잘 부는 산간이나 해안 지역에 설치하면 설치 및 유지보수 시 비용이 많이 들고, 일부 자연환경 훼손이 불가피하죠. 그렇다고 지역민들이 거주하는 곳에 설치할 경우 바람을 가르는 작은 소음 때문에 불편함을 감당해야 하기도 합니다. 하늘을 가르며 먼 지역을 이동하는 새들의 경로에 위치할 경우, 충돌 문제가 발생할 수도 있고요. 그럼에도 분명한 건, 부력을 이용해 바다에 띄우거나 로프를 연결해 공중에서 풍력발전을 진행하는 등 기술의 진보가 있는 지금, 풍력발전이 머지않아 새로운 성장 동력으로 자리매김할 가능성이 있다는 것입니다.

2012년, 한국에너지기술연구원은 제주시 구좌읍 월정리 공유수면에 국내 최초의 해상풍력 발전기를 설치하는 실증사업을 수행하고, 사업화 기틀을 마련하는 등 풍력발전의 밑거름을 쌓아왔는데요. 지난 4월에는 전기안전공사와 해상풍력 안전기술 고도화를 위한 업무협약을 맺어 재생에너지 발전에 앞장서고 있습니다. 이번 협약을 통해서는 5MW 규모의 월정해상풍력을 활용, 고정식 해상풍력 검사기준 마련 및 안전기술 연구개발에 집중할 예정이라고 합니다.

해상풍력 안전기술 고도화를 위한 업무협약 체결 한국에너지기술연구원-한국전기안전공사 업무협약식 ... energium.kier.re.kr

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청정한 바람이 불고, 청정한 에너지가 널리 사용되는 그날까지,
한국에너지기술연구원은 최선을 다해 갈 것입니다. 많은 관심과 응원, 부탁드려요!

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[내용 출처]

한국에너지공단 신‧재생에너지센터 누리집

에너지신문, 에기연-전기안전公, 해상풍력 안전기술 고도화 '맞손’(2023)

한국전기안전공사 블로그, 에너지 고갈 극복 ‘풍력발전기’의 원리와 관련 여행지까지(2022)

한국환경공단 블로그, 주민 참여로 이룬 에너지 자립섬의 바른 예 : 덴마크 삼소 섬(2020)

국가과학기술연구회 블로그, 하늘을 나는 발전소 ‘공중 풍력’(2023)