난기류 많고 산악지형인 우리나라에 적합
소형 양기둥풍력-태양광 가로등 중국 진출
기존 회전날개 중심의 풍력발전에서 표면이 4각형인 새로운 개념의 로우터(물레)형 양기둥 풍력발전 기술이 풍력발전계의 이단아로 떠오르고 있다.
이 방식을 세계최초로 고안한 이는 국내의 대표적인 발명가인 원인호 한국발명원 회장이다.
지금까지 풍력발전 하면 프로펠러 방식의 발전방식만을 의미했다. 덴마크에서 풍차로 활용해오던 3엽 프로펠러 방식 발전은 독일에서 개발된 것으로 관련 핵심 기술을 독일과 덴마크, 미국 등 선진국이 갖고 있다.
이에반해 원 회장이 자체 고안해낸 양기둥 풍력발전 방식은 원천특허 기술이 우리나라에 있다.
원회장은 36년간 풍력발전의 원리와 고안을 통해 양기둥 풍력발전 시스템을 발명해냈다. 40여년 가까운 세월의 풍력발전 결과물은 지난 2009년 12월 제5회 서울국제발명대회에서 '원인호 양기둥 풍력발전기'로 선보이며 우리나라 신재생에너지 산업 분야에 새로운 획을 그었다.
제5회 서울국제발명대회에서 원회장은 ‘원인호 양기둥 풍력발전기’로 대회 최고 권위의 IFIA(국제발명가연맹) 대상, WIPO(세계지식재산권기구) 대상, 세미그랑프리상, 금상 등을 수상했다.
원인호 회장이 40여년의 연구 끝에 발명한 '원인호 양기둥 풍력발전기'는 동서남북, 위아래 어디에서 바람이 불어도 안정적으로 전력을 생산 할 수 있다.
또 풍향에 관계없이 작동해 산간, 계곡, 해안, 해상 도심 등 어느 곳에서든 풍력발전을 생산할 수 있고 복잡한 제어장치를 사용하지 않아 고장률이 현저하게 낮다는 것이 전문가들의 견해다.
원 회장은 “양기둥 풍력발전기의 개발로 우리나라가 에너지 생산 자주국으로 도약 할 수 있는 계기가 됐으면 좋겠다”고 말하고 “시제품이 나온지 2년이 채 되지 않았지만 전세계는 이미 양기둥 풍력발전 방식에 상당한 기대를 갖고 있다”고 전했다.
얼마전에는 미국 CNN방송이 인터뷰를 다녀갔고 미국, 중국에서도 상당한 관심을 표해왔다는 전언이다.
그렇다면 원인호 풍력발전의 핵심은 무엇일까.
양기둥 풍력발전 시스템은 기존의 프로펠러 풍력발전이 날개폭과 길이에 비례한 원넓이 기준으로 에너지를 생산한다면 이 시스템은 회전날개가 지표면과 수평으로 배치돼 날개의 회전 표면적의 힘을 전부 에너지로 전환할 수 있는 것이다.
특히 같은 날개 크기로도 프로펠러에 비해 표면적에서만 27.4%나 에너지 효율이 더 높고, 10m/s가 넘는 강한 바람은 물론 초속 3m/s의 미세한 바람에서도 발전이 가능하다는 점이다.
이 이론의 핵심은 풍력발전기의 출력은 로터의 회전면적(사각 회전면적)에 비례한다는 공식에 근거한다. 즉, 원의 면적(프로펠러 방식)은 반지름 제곱 × 3.14이므로 지름이 100일 때 7875이다. 반면 사각형의 면적(양기둥 방식)은 가로 × 세로이므로 길이가 100인 정사각형의 넓이는 10000으로 원보다 27.4% 넓다는 수학 물리이론에서 시작된다.
결국 프로펠러 방식의 풍력발전에 비해 양기둥 풍력발전이 27.4% 더 효율이 좋다는 계산이 나온다는 것이다.
원 회장은 “양기둥 터빈의 날개 길이를 두배로 늘리면 면적은 254.8% 증가하지만 이같은 계산이 풍력발전에 그대로 적용되지는 않는다”고 말하고 “수풍면적이 넓고 바람이 어느 방향에서 불어오든 관계없이 프로펠러 방식보다 바람을 맞는 면적이 넓으므로 전력생산은 훨씬 많아진다”고 강조했다.
원 회장은 연평균 풍속이 2.9m/s로 북대서양에 비해 약하고 난기류가 많은 우리나라의 실정에는 프로펠러 방식보다 자신이 고안한 양기둥 방식이 대안이 될 수 있을 것이라고 말했다.
원 회장은 “날개를 양쪽의 기둥이 지지함으로써 안전도 뿐만 아니라 유지보수 관리 측면에서도 장점을 갖고 있어 안정적인 에너지 생산이 가능하다”며 “발전 효율이 높아 관련업계는물론 해외에서 기술실효성을 인정받는다”고 말했다.
원 회장은 풍력발전 플랜트 건설은 우리에게 신이 준 기회라고 말하고 조선업계가 사양길로 접어들고 있기 때문에 조선소 플랜트에 대형 풍력발전 플랜트 단지로 연계하면 된다고 강조했다.
그는 세계최고의 기술력을 보유한 조선 플랜트 산업 기술을 활용해 우리나라가 풍력산업에 나선다면 200조원 시장에서 또다른 도약이 가능할 것이라고 분석했다.
원 회장은 “양기둥 풍력발전기는 지난 40년 동안 연구개발한 결과물로서 기존의 태양광 솔라 시스템은 영구적이지 못하기 때문에 바람이 많은 우리나라에선 풍력이 단연 필요하다”며 “우리나라 정책상 아직은 과학 발명에 대해선 지원과 투자가 미비한 상태로 국가 정책이 장기적인 접근에서 마련되어여 한다”고 일축했다.
또 원 회장은 “이번 양기둥 풍력발전기 발명이 우리나라 과학 발전에 효시 역할을 했으면 좋겠다”며 “이번 발명을 계기로 나보다 더 훌륭한 후배 과학자가 배출되어 우리 나라 과학 발전을 위해 더 많고 유능한 발명가들이 나와야 한다”고 말했다.
최근 원 회장은 소형 양기둥 풍력발전기와 태양과을 융합한 가로등 시제품 제작에도 깊은 관심을 쏟고 있다. 특허 출원중인 이 방식의 신개념 가로등은중국에서 이미 오퍼가 들어온 상태다.
원 회장은 양기둥 풍력발전기를 제작하기 위해 최근 투자자를 모으고 있다. 원 회장은 현재 풍력관련 10여개의 특허와 해외 PCT출원을 해놓은 상태로 간단히 말해 기술만 팔아도 되는 실정이나 그는 40여년의 결과물을 본인이 직접 해보고 싶은 취지에서 투자자를 모으고 있다고 강조했다.
원 회장은 지난해 정부에 ‘원인호 풍력발전 육성제안서’를 제출했지만 정부 측에서 미온적인 태도를 보여 직접 투자자를 모으는 방식을 택했다고 말했다.
초기자본은 3억원 가량이면 된다는 것이 그의 설명이다. 그러나 제대로 된 발전기를 제작해 기존의 프로펠러 방식의 풍력발전기와 비교견적을 낼 수 있으려면 300억원 가량은 소요된다는 것이 그의 계산이다.
이를위해 원 회장은 자신이 갖고 있는 재산 가운데 서울 금호동 부지를 매각하겠다는 방침도 밝혔다. 어느 누구도 본인의 발명에 확신을 갖고 투자를 하지 못한다면 결국 자신의 재산을 매각해서라도 양기둥 풍력발전기의 진가를 확인할 수밖에 없다는 것이 그의 복안이다.
