세계 최대 규모의 비행 풍력 터빈, 중국 서부에서 공개
거대한 활공형 '전원 공급 장치'로 정전 시 전력망에서 차단된 지역 사회 지원 가능 중국, 녹색 에너지 분야 선도적 지위 공고히 할 전망
거대한 활공형 '파워 뱅크'가 정전 시 전력망에서 차단된 지역 사회에 도움을 주고 중국의 녹색 에너지 선도적 위상을 공고히 할 수 있다
중국이 세계 최대·최고 출력의 공중 풍력 터빈을 성공적으로 비행시켰다. 이것은 더 저렴하고 안정적인 녹색 에너지를 제공하며 글로벌 청정 에너지 전환에서 중국의 선도적 역할을 강화할 수 있는 이정표다.
9월 19일부터 21일까지, 비행선 형태의 S1500(농구장 크기, 13층 건물 높이)은 중국 서부 신장 사막 지역에서 시험 비행 중 동종 터빈 최초로 1메가와트(MW)의 전력을 생산했다.
이번 시험에는 사막 환경에서의 조립, 압력 점검, 주야간 강풍 속에서의 발사 및 회수 등이 포함됐다. 프로젝트 주요 개발사 중 하나인 베이징 소재 스타트업 사웨스 에너지 테크놀로지(Sawes Energy Technology)는 “모든 계획된 목표를 달성했다”고 밝혔다.
던톈루이(閻天瑞) 사장이자 수석 설계자는 이번 시험을 “제품의 실용화를 위한 중요한 단계”라고 평가했다. 그는 향후 전국 각지의 다양한 지역과 환경에서 추가 시험을 진행할 예정이며, 2026년 양산을 목표로 하고 있으며, 같은 해 첫 유닛이 전력망에 연결될 것이라고 밝혔다.
던은 “공중 풍력 발전이 경제적인 청정 에너지의 핵심이 되도록 하고, 세계 에너지 전환에 중국식 해결책을 제시하는 것이 우리의 목표”라고 말했다.
거대한 바람개비처럼 지면에서 솟아오르는 풍력 터빈과 달리, 공중 풍력 터빈은 헬륨으로 채워진 셸 위에 떠 있다. 이 셸이 발전기를 하늘로 들어올려 중장비 케이블을 통해 전기를 지상으로 전달한다.
지상에서 거대한 바람개비처럼 솟아오르는 풍력 터빈과 달리, 공중 풍력 터빈은 헬륨으로 채워진 셸 위에 떠서 발전기를 하늘로 들어올린 후, 고강도 케이블을 통해 전기를 지상으로 전달한다.
S1500은 더 저렴하고 안정적인 친환경 에너지를 제공하며 중국의 글로벌 청정 에너지 전환 주도적 역할을 강화할 것으로 기대된다. 사진: 제공
해당 기업에 따르면, 지표면 수천 미터 상공의 더 강력하고 꾸준한 바람을 활용함으로써 거대한 철탑이 필요 없어져 재료 사용량을 약 40% 절감하고 전력 비용을 30% 낮출 수 있다.
또한 신속한 재배치가 가능해 사막, 섬, 광산 현장, 재해 지역 등 외딴 지역이나 가혹한 환경에 적합하다. 비상 시에는 몇 시간 내에 시스템을 배치해 전력을 복구할 수 있어, 전력망에서 차단된 지역사회를 위한 거대한 비행 ‘파워뱅크’ 역할을 한다.
공중 풍력 발전 개념은 1970년대부터 미국과 유럽에서 시험을 거쳐 탐구되어 왔다. 현재 50개 이상의 기업이 이러한 시스템을 개발 중이며, 이전 기록(약 300미터 높이, 30킬로와트 출력)은 MIT에서 분사된 기업인 알타에로스 에너지(Altaeros Energies)가 오랫동안 보유해왔다.
중국 관영 경제일보에 따르면, 사웨스 에너지의 아이디어는 2018년 던과 그의 고등학교 동창 웡한커(翁翰克) 사이의 전화 통화에서 시작되었다.
당시 웡한커는 중국과학기술대학에서 대기 물리학과 원격 감지를 연구하고 있었다. 그는 상층 대기의 바람이 지표면 근처 바람보다 더 강하고 안정적이며 훨씬 풍부하다는 점을 발견했고, 이는 더 저렴하고 안정적인 청정 에너지의 잠재적 원천이 될 수 있다고 판단했다.
이 벤처는 전력 시스템을 공중에 띄우기 위한 다양한 접근법을 실험하는 단 7명의 인원으로 시작했다. 그들은 헬륨으로 채워진 공중 플랫폼을 선택하고 기구 전문가들의 의견을 반영해 설계를 개선했지만, 상용화가 가능할지 확신하지 못했다.
전환점은 2023년 중국이 고고도 풍력 발전을 핵심 과제로 지정하고 팀이 수천만 위안의 투자를 유치하면서 찾아왔다.
칭화대학교 및 중국과학원 연구진과의 협력을 통해 팀은 공중 플랫폼 안정화, 경량 발전기 개발, 1,000미터 이상 고전압 전력 전송 등 핵심 과제를 해결했다.
2024년 10월, 해당 기업의 S500 시스템은 500미터 고도에서 50kW를 생산하며 MIT의 기록을 깨뜨렸다. 1월까지 더 큰 규모의 S1000은 1,000미터까지 상승해 100kW 이상을 생산하며 공중 풍력 발전의 새로운 글로벌 기준을 세웠다.
이러한 돌파구에도 불구하고 전문가들은 이 기술이 대규모로 배치되기 전에 여전히 장애물에 직면해 있다고 베이징데일리가 전했다. 태풍과 뇌우 같은 극한 기상 조건에서도 안전한 운영을 보장하고 석탄 같은 기존 전력원과 경쟁할 수 있을 만큼 비용을 충분히 낮추기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
연구팀은 현재 차세대 공중 시스템 개발에 착수했으며, 킬로와트시당 0.1위안(0.01달러) 미만으로 비용을 절감하는 것을 목표로 하고 있다고 보도했다. 이 목표 달성을 위해서는 재료 과학의 발전과 제조 공정의 추가적인 최적화가 필요할 것이라고 덧붙였다.
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