재생 가능 에너지라고 말하면 '태양광 발전' '풍력 발전'등이 유명하지만, 그 기본적인 구조는 오래전부터 그다지 변하지는 않았습니다.
그런데 최근 새로운 유형의 파력발전기가 개발되고 있습니다.
미국 국립재생에너지연구소(NREL)가 다시마처럼 해류에 뒤틀리는 해류 발전기를 고안한 것입니다.
이 발전기에 이용되고 있는 것은 2022년 8월 2일 특허받은 '분산형 에너지 변환 기술(DEEC-Tec)'로 불리는 새로운 기술입니다.
본 연구의 자세한 내용은 9월 19일 자 NREL 프레스 릴리스에서 보고되었습니다.
요약
- '에너지 변환기의 집합체'가 새로운 발전 시스템을 창출하다
- 다시마처럼 해저에서 비틀리며 발전하다
'에너지 변환기의 집합체'가
새로운 발전 시스템을 창출하다
풍력 발전에서는 바람의 힘으로 풍차가 돌아가며 그 회전 운동을 발전기로 전달하여 전력을 생성합니다.
마찬가지로 기존의 발전 시스템의 대부분은 많은 강성 부품으로 이루어져 있으며 직접 터빈을 돌리거나 받은 에너지를 외부 발전기 쪽으로 전달하기도 합니다.
또한 한 개의 발전 시스템에 대해 하나의 에너지 변환기를 이용하는 것이 일반적입니다.
그런데 새롭게 개발된 기술 분산형 에너지 변환 기술(DEEC-Tec)에서는 하나의 발전 시스템에 대해 여러 개의 소형 에너지 변환기를 이용한다고 합니다.
물론, 단순히 많은 소형 터빈을 연결한다든지 하는 단순한 시스템은 아닙니다.
이번 연구팀에 따르면 DEEC-Tec 기술은 1990년대 후반에 등장한 유전 엘라스토머와 같습니다.
유전 엘라스토머란 전기장에 의해 왜곡되는 고무와 같은 소재로 인공 근육으로서의 응용이 기대되어 왔습니다.
그리고, 이 유전 엘라스토머가 '전력에 의해서 소재를 왜곡하는'것과는 반대로 DEEC-Tec기술에서는 '소재의 왜곡으로 인해서 전력을 생성하는 기술'인 것입니다.
즉, 유연성이 있는 소재 하나하나가 발전기(에너지 변환기)로서 기능하는 시스템인 것입니다.
DEEC-Tec에서는 이들 여러 소형 발전기를 마치 근육 세포처럼 조합하고 있습니다.
연구팀은 DEEC-Tec 기술을 바다뱀에 비유하여 다음과 같이 말하고 있습니다.
바다뱀이 헤엄칠 수 있는 것은 많은 유연한 근육세포가 복잡하게 연계돼 있기 때문입니다.
DEEC-Tec에서는 개별 에너지 변환기가 근육세포처럼 연계되어 바다뱀과 같은 큰 구조를 만들어 내고 있습니다.
재생에너지를 변환하는 많은 장치들에서는 하나의 변환기를 사용하지만 DEEC-Tec은 많은 소형 변환기를 모아서 더 크고 때로는 유연한 에너지 변환 시스템을 형성할 수 있습니다.
즉, DEEC-Tec이란 유연성 있는 소형 에너지 변환기의 집합체로 그 특성에 따라 지금까지는 없었던 발전 방법을 만들어 낼 수 있는 것입니다.
그렇다면 실제로 어떤 응용이 가능할까요?
다시마처럼 해저에서 비틀리며 발전하다
DEEC-Tec을 이용한 새로 개발된 발전기 중 하나는 바닷속에서 자라는 다시마와 비슷합니다.
판형 발전기가 해저에 고정됨으로써 해류를 받으며 전후좌우로 움직이거나 회전할 정도로 비틀리거나 하며 거동합니다.
이를 통해 발전기를 구성하는 수백, 수천 개의 소형 변환기가 흔들리거나 뒤틀리며 전력을 생성하는 것입니다.
기존의 발전 시스템은 하나의 변환기에 의존하고 있기 때문에 손상되면 모든 기능이 정지됩니다.
그런데 DEEC-Tec의 발전 시스템이라면 설사 일부가 손상되더라도 나머지 변환기의 작용으로 인해 전체적인 기능을 유지하는 게 가능해집니다.
또한 기존의 파력발전과 해류발전에서는 강성 재료를 물살로부터 보호하기 위해 견고하고 값비싼 철골을 사용해야 했습니다.
그러나 유연성이 있는 DEEC-Tec에서는 그럴 필요 없으므로 비용 절감에도 도움이 된다고 알려져 있습니다.
물론, DEEC-Tec은 '다시마형 발전기'이외의 응용도 가능합니다.
예를 들면 파도의 힘으로 바다뱀처럼 해수면을 헤엄치게 해서 그 움직임으로 발전하는 파력발전기가 이미 고안되어 있습니다.
또한 내부에 추를 붙인 볼 타입의 파력발전기도 있습니다.
이것을 바다에 띄운다면 관성에 의해 내부의 메쉬 소재에 뒤틀림이 생겨 발전으로 이어진다는 것입니다.
이런 것들은 모두 개발 초기 단계이지만 더 큰 가능성을 열어두고 있습니다.
연구팀은 DEEC-Tec이 '보행 시 스마트워치를 충전하는 의류' '바람의 진동으로 발전하는 건물' '자동차 주행 마찰로 에너지를 만들어내는 도로' 등 폭넓은 발전에 응용할 수 있을 것으로 보고 있습니다.
DEEC-Tec은 이미 특허 취득을 완료했으며 향후 개발과 관련 보고에도 기대가 되고 있습니다.
참고 원문은 아래 링크를 확인하세요.
■ Elastic, robotic generators open up strange new energy capture ideas
■ Patented Wave Energy Technology Gets Its Sea Legs
https://www.stylec.co.kr/short/xeuuSgpru0
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파력발전기 관련 이전 글은 아래 링크
https://mararin.tistory.com/m/358
수면에 띄우기만 하면 발전이 가능한 파력발전기!
바다는 끊임없이 파도치고 있으며, 그것은 자연이 발생시키는 큰 에너지로 바다 전체로 전달하고 있습니다. 이를 이용한 재생에너지가 파력발전인 것입니다. 다만, 이 발전 방법은 발전량에 대
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