지난 '풍력 에너지 활용' 시리즈에서는 21세기를 위한 혁신적인 풍력 발전 방식들을 살펴보았습니다. 윈드 스파이어(Wind Spire), 윈드 스토크(Wind Stalk), 나무 모양 풍력 터빈, 태풍 및 소용돌이 활용 기술까지, 소개했던 모든 방식에는 공통적으로 두 가지 전제 조건이 있었습니다.
- 넓고 텅 빈 부지가 필요하다
- 더 많은 전력 생산을 위해 강한 자연풍이 필요하다
그런데 강한 자연풍 없이도 도심에서 에너지를 생산할 수 있는 방법이 있다면 어떨까요? 꽤 놀라운 이야기죠. 사실 이것은 제가 어느 날 아침 거리를 산책하다 문득 떠오른 아이디어입니다.
인구는 경각심을 불러일 만큼 빠른 속도로 증가하고 있고, 도시 역시 외곽으로 빠르게 확장되고 있습니다. 제한된 공터에만 의존하는 발전 방식은 바람직하지 않습니다. 그래서 이런 생각이 들었습니다. 도시 지역도 발전의 몫을 함께 담당하면 안 될까?
도심 속 풍력 자원 활용하기
바람이 일 년 내내 불지 않는다는 것은 누구나 알고 있는 사실입니다. 하지만 한 가지 눈치채셨나요? 차량이 옆을 지나갈 때 우리는 확실한 바람의 흐름을 느낍니다. 이 바람 흐름에는 상당한 에너지가 담겨 있으며, 우리는 그것을 제대로 활용하지 못한 채 그저 낭비하고 있습니다.
이 에너지를 발전에 활용할 수 있다면 어떨까요? 물론 "차량 한 대가 대체 얼마나 되는 에너지를 낼 수 있느냐"라고 반문하실 수 있습니다. 하지만 제가 말하는 것은 차량 한 대가 아닙니다. 세상에 달리는 모든 차량, 그 차량들이 지나가는 모든 도로, 그리고 이들로 인해 발생하는 모든 바람의 흐름을 이야기하는 것입니다.
이 기술을 좀 더 깊이 들여다보면, 핵심은 도시 도로와 고속도로 위에서 차량이 움직일 때 발생하는 인공적인 바람, 즉 '인공풍'에서 풍력 에너지를 얻는 것입니다. 이 기술의 이름을 붙이자면 "인공풍을 이용한 풍력 발전(Wind Power from Artificial Winds)"이라는 표현이 가장 적절할 것입니다.
인공풍 풍력 발전 기술의 작동 원리
차량이 만들어내는 바람으로 풍력을 얻는다는 아이디어는 매우 간단합니다. 전통적인 풍력 발전 방식인 풍차와 최신 기술인 나무 모양 풍력 터빈을 융합한 형태입니다. 바람이 불면 터빈이 회전하고, 이 회전력이 발전기를 구동하여 전기가 생산됩니다. 생산된 전기는 배터리에 저장되어 필요할 때 언제든 사용할 수 있습니다.
나무 모양 풍력 터빈도 원리는 같습니다. 다만 잎사귀처럼 생긴 구조가 플라스틱으로 만들어져 아주 미세한 바람에도 움직인다는 점이 다릅니다.
물론 도시에 대형 풍차를 설치하지는 않을 것입니다. 풍차 하나만 해도 설치에 많은 공간이 필요하고, 새들에게 위험을 줄 수 있기 때문입니다.
여기서 주목할 것은 모든 도로와 고속도로에 이미 설치되어 있는 가로등입니다. 가로등마다 아주 약한 바람에도 회전하는 미니 플라스틱 터빈을 부착하면 됩니다. 가로등 하나당 6~8개의 미니 풍력 터빈을 설치하는 것입니다. 그러면 차량이 지나갈 때마다 발생하는 바람의 흐름이 풍력 터빈을 회전시킵니다.
회전하는 터빈은 가로등 하단에 설치된 소형 발전기를 구동하고, 생산된 전기는 배터리에 저장됩니다.
이 방식으로 도시 전체의 전력 수요를 충족할 수는 없겠지만, 적어도 가로등의 전력 수요는 충분히 감당할 수 있습니다. 그렇게 되면 기존에 가로등에 공급되던 전력을 다른 용도로 활용할 수 있습니다.
창의적인 아이디어는 누구에게나 언제든 떠오를 수 있습니다. 실제로 이 글을 쓰는 동안에도 두 가지 아이디어가 더 떠올랐습니다.
- 태양광 패널이 설치된 가로등에도 이 기술을 적용할 수 있습니다. 태양광과 풍력이 결합되면 추가 에너지가 생기고, 이를 다른 용도로 활용할 수 있습니다.
- 두 번째 아이디어는 고속도로에 나무 모양 풍력 터빈과 인공풍 풍력 발전 시스템을 함께 설치하는 것입니다. 고속도로에는 매시간 수많은 차량이 지나가며, 그중 상당수가 중차량입니다. 중차량은 일반 승용차보다 훨씬 강한 바람을 만들어냅니다. 여기에 고속도로 차량들은 더 높은 속도로 주행하기 때문에 터빈의 회전이 오래 지속되어, 도심 설치형보다 훨씬 많은 에너지를 생산할 수 있습니다.
안타깝게도 현재 시중에 구매·설치할 수 있는 이런 시스템은 없습니다. 아직 구상 단계에 머물러 있는 아이디어일 뿐입니다. 저는 도시 환경에 맞추고, 시스템이 가진 최대 잠재력만큼 에너지 수요를 충족할 수 있도록 아이디어를 계속 다듬어 가고 있습니다.
과장된 약속은 드리지 않겠습니다. 곧 이런 시스템을 바로 사용할 수 있으리라고 장담할 수는 없습니다. 하지만 석탄 매장량이 점점 고갈되어 가는 현실에서, 미래를 위해 재생 에너지 기반 발전 대안을 찾아야 하는 만큼, 언젠가 도시 곳곳에 이러한 시스템이 등장할 가능성은 분명히 있다고 말씀드릴 수 있습니다.
아니면 불 없이 사는 법부터 연습해야 할지도 모르죠! 너무 걱정하지 마세요. 그런 일은 절대 일어나지 않을 겁니다. 세계의 과학자와 혁신가들이 우리에게 최고의 기술을 선보이기 위해 최선을 다하고 있으니까요.