신재생에너지 원천기술연구센터를 가다

신재생에너지 원천기술연구센터를 가다 / ① 해양에너지 부문 : 한국해양대학교 산학협력단 국산 조류발전 ‘터빈’ 설계기술 개발 추진-현범수 교수

2009년 07월 27일 (월) 14:41:45 장현선 기자 jhs@koenergy.co.kr

이달부터 본격적인 활동을 시작한 9개 신재생에너지 원천기술연구센터(이하 센터)의 해양에너지 부문에 한국해양대학교가 주관기관으로 선정됐다. 태양광, 풍력, 연료전지와 같은 3대 중점분야를 제외한 ‘비중점’ 분야에서는 유일하게 해양에너지가 선정돼 주목을 받고 있다. 센터의 핵심과제는 ‘조류발전’ 기술개발이다. 총 5년 동안 인하대, 부산대, 서울대, 목포대, 목포해양대 컨소시엄으로 진행된다. 조류발전 기술은 크게 단지조성, 터빈설계, 수중장치설계로 구분된다. 단지조성기술은 자원분포나 해양환경에 따라 조사 및 평가가 이뤄져야 한다. 단위사업일 경우 환경에 영향을 미치지 않지만 단지화 될 경우 환경영향평가가 검토돼야 한다. 발전의 핵심인 터빈설계기술은 현재 국내에서 터빈 제작이 어려워 관련 기술을 해외에서 도입해 만들고 있는 실정이다. 센터는 터빈설계 관련 요소기술을 개발해 우리 기술로 터빈시스템을 최적화하는데 주력할 계획이다. 수중장치설계기술은 수중구조물을 어디에 설치해야 하는가에 따른 안전성 문제나 방수, 수밀, 유지 등 수중구조물에 대한 설계기술이 필요하다. 조류발전 기술개발 외에도 조류발전용 터빈 통합설계용 표준화 S/W 시스템 개발을 추진한다. 조류발전용 터빈 표준화 기법을 연구하고 표준모형을 선정하는 것이 목표다. 이를 위해 표준모형의 성능검증을 통해 계열자료 생성을 통한 표준설계 시스템을 구축하게 된다. 최종적으로 조류발전용 터빈 설계 표준화 S/W 시스템을 구축해 터빈의 최적설계기술을 개발하는 것이다.     “조류발전 실용화 눈앞… 세계 1위 가능하다” 현범수 해양에너지 원천기술연구센터장(한국해양대 교수)  -조류발전 기술이란 무엇인가. 조류발전은 바닷물의 흐름이 빠른 지역에 수차를 설치해 물의 흐름에 따라 회전하는 수차 터빈으로 전기를 생산하는 방식이다. 수력발전과 비슷하지만 육지에서는 반드시 건설해야하는 댐이 필요없고 조석간만의 차가 큰 지역에 댐을 설치하는 조력발전과도 다르다. 친환경적인 자연여건을 100% 이용할 수 있는 신재생에너지 발전시설이다. 다만 흐름의 방향이 정확하게 6시간 단위로 바뀌기 때문에 그에 따른 발전장치 설치기술이 별도로 요구된다. 빠른 유속, 통상 1.5m/s 이상은 큰 속도에너지를 가지며 이 속도운동에너지를 블레이드(터빈 날개)의 회전기계에너지로 바꾸고 여기에 발전기 축을 연결해 발전을 하는 것이 조류발전 원리다. 핵심기술은 조류발전량 타당성 조사, 고효율 터빈블레이드 설계 및 제조기술, 전력망연결 제어기술 등이다. -센터의 목표와 비전은 무엇인가. 파력, 조력, 조류, 온도차발전 등 다양한 해양에너지원 중에서도 조류는 친환경적이면서 대규모의 상업발전이 가능한 에너지원이다. 바다에 무한정 존재하는 조류 속도에너지를 마치 바람을 이용하는 풍력발전과 같이 1MW 정도의 대용량 발전이 가능한 시스템을 국산화하는 것이 당면 목표다. 우선 부존자원이 풍부한 우리나라 연안에 설치하고 향후 기술력을 바탕으로 수출 상품화할 계획이다. 풍력발전 제조기술에 뒤쳐진 우리나라가 앞선 유럽의 시장지배구조에 뒤쫓아 가면서 좀처럼 기술격차를 좁히지 못하는 것이 현실이다. 조류발전기술은 현재 영국이 선도하고 있으나 우리나라가 제조업을 기반으로 설계부분에서 조금만 더 노력하면 앞설 수 있다. 우선 설계기술의 조기 확보가 필요하며 이것이 센터의 설립 배경이다. -센터는 어떻게 운영되는지. 소장을 포함한 해양대 인하대 서울대 부산대 목포대 목포해양대 등 전국 6개 대학의 교수11명과 22명의 대학원생들로 구성돼 있다. 총 5년으로 3년 후 평가를 통해 2년 더 지원할 것인지 정해진다. -국내외 조류발전 기술 격차는 어느 정도인가. 영국은 300kW급 시플로우(SeaFlow)· 1.2MW급 시젠(SeaGen) 프로젝트 등을 추진하면서 설계 및 제조에서 3~5년 정도 앞선 것으로 보인다. IEC등 국제표준을 주도해 자국 산업의 경쟁력 강화에 크게 노력하고 있다. 미국, 캐나다, 노르웨이, 호주 등에서 연구개발 중이다. 우리나라는 울돌목에 1MW급 실증단지 조성을 완료했다. 아울러 100kW급 실증 단계이고, 300kW급은 실증을 시작했다. -조류발전소 개발과 관련 산업계가 지향해야 할 부분이 있다면. 제조부분은 기술력 있는 중견기업 이상이 참여해 전체 발전시스템을 개발할 필요가 있다. 영세규모로는 기술개발의 영속, 확장, 상업화가 어렵다. 단 중소기업이 부품개발에 노력해야한다. 제조기반이 있는 중공업과 대학 및 연구소의 설계 공동연구가 필요하다. 발전부분은 우선 민간사업자보다 한전 자회사 등 자본과 인력이 있는 대기업의 비즈니스 선도가 필요하다. -정부에 당부하고 싶은 부분은. 조류발전은 몇 년 안에 현실화 가능성이 높다. 해양에너지 중 친환경적이며 상업화에 가장 근접해 있는 조류발전은 기술적 난이도가 제일 적어 에너지의 양과 질이 정확히 예측가능하다. R&D가 잘 진행된다면 곧 실용화돼 기업뿐만 아니라 그린에너지 산업발전에 큰 기여를 할 것이다. 우리나라의 강점인 조선·해양기술과 연계해 조류발전도 우리나라가 세계 1위가 될 수 있도록 정부의 전폭적인 기술개발 지원이 요구된다.