에너지/환경

중국 과학자, 해양에너지 발전기술 개발

발행일 : 2011 / 05 / 20

파도의 운동에너지를 전기에너지로 전환할 경우 재난을 가져오는 사나운 파도를 효율적으로 이용할 수 있게 된다. 중국의 과학자는 저주파 공진기에 의한 주기적인 배열이 파장이 아주 긴 파도를 막을 수 있고, 파도가 플로트(float) 배열에서 역중력(negative gravity)을 나타낼 수 있음을 규명했다.

최근 후신화(胡新华) 푸단대학 재료과학부 선진재료실험실 교수 주도 연구진은 해양 파도를 완전히 막고 파도에너지를 이용하여 발전할 수 있는 연구성과를 물리학 분야 권위지인 ‘피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters, PRL)’에 발표했다. 이 연구성과는 해일 다발국의 재해 예방과 감소에 중요한 의미가 있으며, 앞으로 해양에너지 발전을 위해 기술을 제공할 것으로 기대된다.

연구자는 메타물질(metamaterials)의 연구방법을 파도 연구로 넓혔으며, 이론분석과 수치계산을 통해 입사파의 주파수가 공진기 주파수 부근에 접근할 때 공진기 배열이 파도를 반사한다는 결론을 도출해냈다. 또 이와 같은 강한 반사가 공진기의 파도에너지 흡수효율을 극적으로 변화시킨다는 것을 규명했다. 파도가 플로트 배열을 통과할 수 없는 것은 그 주기적인 구조가 역중력 효과를 낼 수 있기 때문이다.

파도는 대량의 에너지가 함유되어 있어 효율적으로 이용할 경우 인류를 위해 기여할 수 있다. 현재 해외 파력발전소는 단일 공진기를 적용하는 것으로, ‘흡수 피크(absorption peak)’가 하나뿐이다. 그러나 이번 연구에서 채택한 공진기 배열은 두 개의 ‘흡수 피크’가 있다. 해외 파력발전소와 이번 연구에서 채택한 흡수스펙트럼은 서로 다르다. 연구자는 ‘슬롯 튜브’라는 특수한 공진기에 대해 시뮬레이션을 진행하고, 동요 감쇠플로트와 같은 기타 공진기도 같은 효과를 지닌다고 예측했다. 특수 설계된 플로트는 파도에너지 추출에 활용될 수 있으며, 또 부분적으로 파도를 막을 수 있는 것으로, 미래 파력발전소의 핵심부품이다. 연구자는 파도가 공진기 배열에서 전파효과가 있다는 완벽한 이론을 도출해냈고 또 이를 입증했다. 이 연구성과는 파도 흡수 효과와 반사 파랑을 정확하게 측정해낼 수 있으며, 해양에너지 발전기술 연구개발비를 대폭 줄일 수 있어 중국의 해양발전소 설립을 촉진할 수 있을 것으로 전망된다.