'하늘을 나는 발전소' 공중 부양식 풍력 발전

중국이 세계 최대 규모의 공중풍력 터빈 시험에 성공함. 사우스 에너지 테크놀로지(Sawes Energy Technology)가 개발한 혁신적 공중부양식 S1500은 비행선 형태로 설계돼 헬륨으로 채워져 최대 1,500m 고도까지 상승하며 약 12기의 터보발전기를 장착함. 중국 매체에 따르면 농구장 크기 규모의 이 장치는 첫 시험 비행에서 1메가와트의 전력을 생산함.

전통적인 풍력 터빈과 달리 S1500은 거대한 지지대가 필요하지 않으며 운송이 용이하다는 특징이 있음.

 

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공중부양식 풍력 터빈

공중부양식 풍력 발전은 헬륨가스 등 부양물로 공중에 떠 있는 터빈을 활용하여, 타워 없이 높은 고도에서 강하고 지속적인 바람을 이용해 전기를 생산하는 기술로, 소형 풍력발전기를 100~400m 상공에 띄워, 지상보다 강하고 안정적인 고공 바람을 이용해 효율적인 전력 생산을 가능하게 하는 신기술입니다.
2012년 미국 알태로스에너지가 원통형 부양체를 106m 상공에 띄워 상용화 가능성을 보였으며, 최근 국내에서도 AI를 활용한 공중 풍력발전기가 개발 중입니다. 기존 지상이나 해상 풍력발전기의 한계인 큰 구조물 설치와 자연경관 훼손 문제를 피해 높은 고도에서 바람 세제곱에 비례하는 풍력밀도를 활용, 발전 효율이 크게 향상되고 평균 이용률이 50~60% 이상으로 예상됩니다. 또한 설치와 이동이 자유롭고 환경 영향을 적게 미친다는 장점이 있습니다.
공중부양식 풍력 터빈은 기존 풍력발전의 한계를 극복하며, 친환경적이고 경제적인 고효율 신재생에너지로 주목받고 있습니다

공중부양식 풍력 터빈 작동 게념

 
구조 및 작동 원리

• 부양체(애드벌룬, 연, 글라이더 등)에 소형 터빈을 장착하거나 터빈 자체가 부양하는 형태.
• 생산된 전기는 지상과 연결된 케이블을 통해 전송하거나 마이크로파, 레이저로 무선 전송 가능.
• 풍속이 높은 100~400m 고공에 위치해 지상 대비 풍력밀도와 발전 효율이 크게 증가.

장점

• 높은 고도에서 안정적이고 강한 바람을 이용해 발전 효율 기존 대형 지상 풍력 터빈의 2배 이상.
• 구조물 설치와 유지 관리에 드는 비용과 환경 영향 저감.
• 소음, 진동, 경관 훼손 문제 최소화.
• 해상 풍력의 경우 수심 제한과 기반 시설 비용 문제를 피할 수 있음.
• 기존 타워형 풍력발전 대비 한 해 발전량이 많고, 발전 단가는 기존 대비 획기적 비용 절감 효과를 기대.

현재 연구 및 상용화 동향

• 한국은 한국전기연구원(KERI), 한국전력공사, 창원시 협력으로 국산 기술 개발 진행 중.
• 구글 자회사 마카니는 소형 공중 풍력 발전기를 개발해 20kW에서 600kW 급으로 발전 용량을 늘리며 상업화 단계에 진입.
• 미국 NASA, 네덜란드, 독일 등 여러 국가 연구 활발
• 중국 SAWES와 칭화대, 중국과학원이 공동개발한 메가와트급 공중 풍력 터빈 'S1500'이 2025년 신장 하미에서 첫 비행 성공.
• S1500은 길이 60m, 높이 40m 비행선 형태로, 타워와 기초 시설이 필요 없어 자재사용량과 전기 생산 비용을 각각 40%, 30% 절감.
• 1MW 급 발전 용량으로 지상보다 27배 높은 전력 생산 효율과 빠른 이동성으로 재난 지역, 외딴 섬 등 다양한 응용 가능성 주목받음