“발전소가 하늘로”…中, 4000m 상공서 풍력발전 성공

[인터내셔널포커스] 중국이 거대한 비행선 형태의 풍력발전 시스템을 해발 4000m까지 띄워 전기를 생산하는 시험에 성공했다. 지상보다 강한 고공의 바람을 이용해 전력을 생산하는 방식으로, 연구개발 단계에 머물던 고공풍력 기술의 실제 활용 가능성을 시험했다.

중국 신화망과 과기일보 등에 따르면 중국 에너지 기술기업 린이윈촨(临一云川)이 개발한 S4000 부유식 풍력발전 시스템은 최근 중국 서북부의 한 시험기지에서 상승과 안정적인 체공, 발전 성능 시험, 회수까지 전 과정을 완료했다.

이번 시험에서 S4000은 해발 4000m까지 상승했으며 주요 기능과 성능 지표가 설계 목표에 도달한 것으로 발표됐다.

S4000은 길이 67m, 폭 40m, 높이 23m 규모다. 헬륨을 채운 대형 부유체에 경량 발전장치를 탑재하고 고공으로 올라가 바람으로 전기를 생산한 뒤 계류 케이블을 통해 지상으로 전력을 보내는 구조다.

기존 풍력발전기가 지상에 대형 타워와 블레이드를 설치하는 것과 달리 발전설비 자체를 공중으로 올린다는 것이 가장 큰 특징이다. 고도가 높아지면 지표면 마찰의 영향이 줄어 상대적으로 강하고 지속적인 바람을 이용할 수 있다는 점에 주목한 기술이다.

S4000의 공중 유효 탑재량은 1t 이상이며 출력 전압은 10~35㎸급을 지원한다. 전체 시스템의 설계수명은 20년이다.

특히 지상과 공중을 연결하는 계류 케이블은 부유체를 붙잡는 동시에 고공에서 생산한 전력을 지상으로 전달하는 핵심 장치다. 개발 과정에서는 부유체 안정성 제어와 경량 발전기, 수㎞급 중압 직류송전 등의 기술이 적용됐다.

개발에는 린이윈촨을 중심으로 칭화대와 중국과학원 공천정보혁신연구원 등이 참여했다. 중국 연구진은 앞서 S500부터 S2000까지 여러 세대의 부유식 풍력발전 시스템을 개발하며 운용 고도를 단계적으로 높여왔다.

S4000은 이전 S2000보다 운용 고도를 크게 높인 모델로 고해발 지역의 장기 발전시험과 기술 검증에 활용될 예정이다. 시험에서 확보한 데이터는 향후 S6000-5MW급 시스템 개발에도 활용될 계획이다.

활용 가능성이 거론되는 곳은 기존 전력망 구축이 어려운 산악과 고원, 도서·광산 지역 등이다. 향후 기술이 성숙하면 전력망과 연결해 청정에너지를 공급하는 방식도 검토되고 있다.

다만 본격적인 상용화를 위해서는 장기간 체공에 따른 부유체와 계류장치의 내구성, 강풍·낙뢰·결빙 대응, 유지보수 비용과 공역 관리 등 추가 검증이 필요하다.

중국은 고공풍력을 새로운 풍력에너지 활용 기술 가운데 하나로 육성하고 있다. 이번 S4000 시험은 4000m급 환경에서 부유체의 상승부터 발전과 회수까지 실제 운용 과정을 검증했다는 점에서 향후 고공풍력의 상용화 가능성을 가늠할 시험대로 평가된다.