기획기사

한국에너지기술연구원 기획기사

[대덕넷] 팔도 VR 과학여행 ① 제주에 에너지가 분다

  • 작성일 2020.10.20
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언택트 시대다. 코로나바이러스 감염증으로 온라인, 비대면이 일상화가 됐다. 체험이 중요한 과학관 역시 굳게 문을 닫았다. 본지는 한국언론진흥재단의 기획 공모에 '코로나19 특집 대한민국 팔도 VR 과학여행'에 선정됨에 따라 제주부터 강원도까지 과학시설을 취재, 보도를 준비한다. ▲제주도 ▲경기도 ▲강원도 ▲전라도 ▲경상도 ▲충청도 ▲대덕연구단지 순으로 보도할 예정이다.<편집자편지>


공항에서 출발해 제주도 구좌읍 해맞이 해안도로로 차를 운전해 가다보면 깊고 푸른 제주의 바다가 펼쳐진다. 그리고 에메랄드 빛 물결이 신비로운 월정리 해변을 따라 우뚝 솟은 풍력발전기들이 반가운듯이 인사한다.


청정에너지의 모든것
한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터

이윽고 도착한 청정 에너지의 모든 것 '한국에너지기술연구원 제주글로벌연구센터(센터장 서용석·이하 제주에너지연구원)'. 이곳에서는 신재생에너지의 중심축인 풍력, 전기차충전시스템과 전력시스템, 바닷물 염분 농도차를 이용하는 해양융복합 연구가 이뤄진다. 신재생에너지의 모든 것이 이뤄진다고 해도 과언이 아니다.


연구 인력 36명, 지원 인력 18명, 전체 54명의 구성원이 매일매일 탑을 쌓아 올리듯 신재생에너지 기술개발에 집중한다. 실제 제주에너지연구원 앞에 가면 연구자가 바다에서 건져올린 갖가지 형태의 현무암으로 쌓아올린 작은 탑들이 즐비하다. 방문객과 지나는 이의 눈길을 끌며 발길을 멈추게 한다.

 

끝없는 펼쳐진 바다 위에 우뚝 우뚝 솟은 풍력 발전기들. 가까이서 보는 풍력발전기는 거대한 위용을 뽐낸다. 바람을 안고 블레이드가 윙윙 돌아간다. 제주에너지연구원은 바람이 많은 제주의 특성을 이용해 풍력발전기로 전기를 생산하고 기술 국산화를 위한 핵심 연구를 진행 중이다.


 바람이 풍부한 제주

 서용석 센터장에 의하면 제주는 한라산을 가운데에 두고 양쪽이 평야를 이뤄 어느 

 지역보다 바람이 풍부하다. 바람의 양이 지역마다 달라 그 특성도 연구 대상이다.

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  제주에서 풍력발전 연구

 제주에서의 풍력발전 연구는 2011년 1000킬로와트(kW, 1메가와트) 규모로 시작됐다. 지금은 1대당 5.5메가와트(MW)를 넘어 7MW로 대형화로 가는 추세다. 7MW는 각 가정이 사용하는 계약전력이 3kW이므로 동시에 2000세대가 쓸 수 있는 양이다.
규모가 커지면서 기술이 더욱 중요해졌다. 가벼우면서도 내구성이 강한 풍력발전기 기술이 관건이 됐다. 서 센터장은 "초기에는 바람의 양 등 특성을 몰라 바람이 많다고 알려진 곳에 풍력발전기를 세웠지만 실패한 사례가 많았다"면서 "지금은 바람의 양, 가벼우면서도 내구성 강한 소재, 소음, 하중 등을 인공지능 기반으로 연구하고 있다"고 설명했다.


  풍력연구팀의 끊임없는 연구

    풍력연구팀은 연구데이터를 기반으로 해상 풍력 입지지도를 개발하고 있다.

    또 풍력발전의 비용을 낮추기 위한 유지보수 시스템을 개발, 글로벌기업과

    어깨를 나란히 하는 기술력을 갖췄다.


    
 

     

주시는 탄소제로를 선언하고 2030년까지 전기차 보급 100%를 목표로 하고 있다. 전기차충전시스템 설치가 당면 과제다. 또 안정적인 전기 공급망도 요구된다.

전력시스템연구팀의 주력 연구분야는 전기차충전시스템과 ESS(에너지 저장 시스템)의 안전성과 신뢰성 평가 기술. 우선 기존의 고속, 완속 충전시스템을 초고속으로 충전할 수 있는 기술을 개발 중이다. 1분만 충전해도 500km를 갈 수 있을 전망이다. 전기차에서 나오는 폐배터리 문제를 재활용하는 연구도 병행하고 있다.


서 센터장에 의하면 제주는 신재생 자원이 풍부해 스마트 그리드가 가능하다. 하지만 현재의 전력시스템으로는 30%이상을 투입 할 수 없어 ESS 연구도 필수다. 현재의 ESS는 설치비용이 고가이고 화재의 원인이 여전히 존재한다.


전력시스템연구팀은 ESS 안전성과 신뢰성을 평가할 수 있는 현장형 시험기술 장비를 개발했다. 장비를 탑재한 차량이 현장까지 이동해 ESS 개발기업의 제품을 정기적으로 점검하고 데이터를 제공한다. 고희상 전력시스템연구팀 박사는 "이를 통해 화재를 미연에 방지하고 성능저하를 파악할 수 있다"면서 "현재 30kW급까지 점검이 가능하며 2022년 전기버스급의 100kW급의 ESS까지 개발할 예정"이라고 말했다.


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바닷물과 담수의 염분 농도 차이를 이용하는 염분차발전으로 알려져 있다.
기술의 원리는 농도가 다른 두 용액에서 물만 선택적으로 분리할 수 있는 삼투막을 이용해 발생하는 삼투압으로 전기를 생산한다(압력지연삼투법). 또 농도가 다른 두 용액에서 이온만 이동하게 하는 이온교환막을 이용해 발생된 전압차이로 에너지를 생산하는 원리다(역전기투석법).


제주에너지연구원이 국내에서 처음으로 개발한 기술로 역전기투석 방식으로 5W급 염분차발전시스템을 개발하고 제작까지 완료했다. 특히 이온교환 분리막 성능에서 최고 수준을 인정받는다. 해양융복합연구팀은 2023년까지 200kW급 염분차발전 파일롯플랜트 실증을 통해 2025년 상용화 수준의 MW급 발전플랜트 개발에 착수할 계획이다.

     

        


 주목받는 친환경 미래 에너지 기술


염분차발전은 풍부한 바닷물을 이용하면서도 이산화탄소나 방사성 물질, 오염 폐수가 거의 발생하지 않아 친환경 미래 에너지 기술로 주목된다.

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