중국, '괴물 비행선' 띄워 4km 상공서 전력 생산

중국, '괴물 비행선' 띄워 4km 상공서 전력 생산

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[핵심 포인트]

○ 4km 고고도 전력 생산: 중국 린이윈촨이 개발한 S4000이 약 4km 상공에서 상승, 호버링, 발전과 회수 전 과정을 검증했다.

○ 헬륨 비행선 플랫폼: 대형 비행선 형태의 헬륨 부양 구조물(약 1t 탑재) 내 덕트 터빈으로 발전하고 특수 테더(케이블)로 지상에 전력을 전송한다.

○ 설치 한계 극복: 대규모 콘크리트 타워와 기초가 필요 없어 설치 토지 면적과 지형 의존도를 획기적으로 낮췄다.
○ 남은 상용화 과제: 변화무쌍한 기상 환경에서의 장기 내구성과 비상 회수 안전성, 발전 단가(LCOE), 도심 인근 공역 규제 등이 해결 과제로 꼽힌다.


지상 수백 미터 수준에 머물던 풍력 발전의 무대가 성층권 인근인 4km 상공까지 확장됐다.

7일(현지시각) 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면 중국 에너지 기술 기업 '린이윈촨(Linyi Yunchuan)'은 최대 약 4km 고도에서 전력을 생산할 수 있도록 설계된 성층권 공중 풍력 발전 시스템(SAWES) 'S4000'의 고고도 비행 검증을 완료하고 도심 인접 지역 실증에 들어갔다고 밝혔다.

고도가 높아질수록 지형 장애물의 영향을 받지 않아 바람의 세기가 강해지고 풍향 역시 안정적이라는 점에 착안한 차세대 발전 방식이다.

S4000 시스템은 거대한 헬륨 부양 구조물을 통해 경량 터빈 장비를 고고도로 끌어올린다. 길이 약 67m, 폭 약 40m, 높이 약 23m 규모로 대형 비행선과 흡사한 외형을 지녔으며, 1,000kg 이상의 유효 탑재량을 운반할 수 있다.

플랫폼이 목표 고도에 도달하면 구조물 내부 덕트를 통과하는 강한 바람이 터빈을 회전시켜 전기를 만든다. 생산된 전기는 플랫폼과 지면을 단단히 연결하는 특수 테더(Tether)를 통해 지상 전력망으로 즉시 전송된다. 거대한 철골 타워와 무거운 콘크리트 기초가 필수적이던 기존 풍력 터빈과 달리, 대규모 영구 구조물 없이도 발전이 가능하다.

개발사 측은 이러한 구조 덕분에 토지 소요 면적과 지형 제약을 획기적으로 줄일 수 있으며, 설계 수명은 20년에 달한다고 설명했다.


린이윈촨은 지난 8월 중국 북서부 4km 상공에서 상승과 호버링, 발전, 회수에 이르는 전 과정 비행 검증을 마친 데 이어, 최근 웨양 지역에서 도심 전력 수요처와 가까운 환경을 상정한 실증을 진행했다. 전력망 연결성과 수요지 접근성을 고려한 행보다.

다만 상용화까지는 넘어야 할 기술적·제도적 장벽이 적지 않다. 급격한 기상 변화와 고고도 기계적 스트레스 속에서 장기 내구성을 유지할 수 있을지 입증되지 않았으며, 강풍 속 플랫폼 안정성 유지와 비상 회수 절차도 필수적이다. 특히 인구 밀집 지역 인근에서는 항공 안전을 위한 공역 제한 문제도 까다로운 쟁점으로 꼽힌다.

아울러 실제 설비의 정격 발전 용량과 누적 발전량, 킬로와트시(kWh)당 균등화발전비용(LCOE) 등 핵심 경제성 지표가 공개되지 않아 기존 태양광 및 지상 풍력과의 실질적인 경쟁력 비교는 향후 과제로 남았다.


이인수 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com