<르포> "블랙아웃은 없다"..미래 신재생 에너지 전세계가 주목

신재생에너지 R&D 전초기지 '제주글로벌신재생에너지연구센터'를 가다

2011년 11월 문을 연 한국에너지기술연구원 제주글로벌신재생에너지연구센터(JGRC) 전경.

아주경제(제주) 김진오 기자= 제주도 스마트그리드 실증단지가 위치한 구좌읍에 도착해 버스로 15분쯤 가다 김녕에 들어서면 회색빛 거대한 건물들이 마치 요새처럼 눈에 들어온다.

병풍처럼 이어진 바다 한 가운데는 웅장하게 솟아있는 2개의 해상풍력발전기가 가동하며 위용을 뽐내고 있다. 지난 2011년 11월 문을 연 한국에너지기술연구원 제주글로벌신재생에너지연구센터(JGRC)다.

이곳은 우리나라 신재생에너지의 연구·개발(R&D)의 본산이라고 해도 과언이 아니다. 지난 2006년 센터 설립에 착수해 2007년 구좌읍 일대에 3만1000여평의 부지를 확보했으며 정부예산 총 247억원을 투자해 2011년 9월 센터설립을 완료했다.

JGRC는 총 6개 건물동과 5개 실증부지로 구성돼 있다. 지상 3층으로 이뤄진 연구동은 건물에 태양광시스템(BIPV)모듈을 설치하고, 고효율냉난방기기와 축열식 온수기로 냉난방과 급탕을 함으로써 에너지효율 1등급 건물 인증을 받았다.

대형실험동과 특수실험동은 해수를 고려해 폴리메탈 판넬로 건립됐으며, 30여명의 석박사 연구원들이 풍력과 열네크워크, 대용량 전력저장시스템, 수소연료전지 자동차, 풍력발전의 해수담수화 등을 실험하며 구슬땀을 흘리고 있다.

특히 제주 오름을 형상화한 디자인으로 제주도 구좌읍 일대의 랜드마크로 자리잡았다.

JGRC의 역할은 크게 △교육훈련 △인력양성과 원천기술연구 △기술 실증연구 등 세가지다. JGRC는 특히 해외연수교육프로그램에도 관심이 많은데 지난해 원유 생산국인 사우디아라비아, 쿠웨이트 등과 한국의 신재생에너지 기술을 전수하기로 합의하고 연수 프로그램을 추진하는 것도 JGRC의 몫이다.

JGRC의 핵심 연구 분야는 그린에너지 융복합 원천기술과 신재생에너지실증, 스마트그리드 운용시스템 실증시범화 등이다. 그린에너지융복합 원천기술 분야의 경우 2MW급 이상의 대형 신개념 풍력발전 시스템 개발에 필요한 풍력발전기 블레이드 및 진단·제어시스템 개발과 해양 미세조류를 이용한 바이오에너지 생산개발, 에너지저장시스템 개발 등에 나서게 된다.

신재생에너지 실증·평가 분야에서는 수소스테이션과 연료전지 버스 실증기술 확보 및 성능평가, 바이오 연료 생산 파일럿 설비와 시범 주유 인프라 등에 관한 실증연구를 진행하고 있다. 또 해수열을 활용한 히트펌프 냉난방 시스템 개발과 풍력·태양광·태양열 등을 활용한 해수담수화 시스템 개발도 중요 과제다.

스마트그리드 운용시스템 실증시범화 분야는 스마트플레이스 검증모니터링과 에너지통합관제시스템 기술을 확립하는데 주력하고 있다.

김동국 소장은 "JGRC는 국내에서 청정에너지 개발의 최적 조건을 갖춘 곳이며 이곳에서 진행되는 연구는 기술혁신을 통한 글로벌 에너지 강국 실현의 중추로 작용할 것"이라며 "앞으로 신재생에너지 연구에 있어서 우리나라 대표 기관인 동시에 세계에서도 주목받도록 육성하겠다"고 강조했다.

해상 풍력발전 시스템

◆꿈 영그는 미래 신재생 에너지

JGRC가 중점적으로 추진하는 연구개발 과제는 △해상풍력 제어기술 개발 △풍력발전으로 얻어진 전기를 이용한 해수담수화 △바닷물과 강물의 염분 농도차이를 이용해 전기를 생산하는 염분차 △신재생에너지를 효율적으로 저장하는 시스템 개발 및 분배 등이다.

우선 해상풍력은 크게 부유식과 고정식으로 구분되고, 고정식은 다시 우물통기초 공법의 모노파일과 철제 구조물인 자켓식으로 나뉘는데, 우리나라의 해상풍력 대상지는 수심이 깊어 자켓식이 적당하다.

해상풍력 분야를 연구하는 장문석 실장은 "바다가 인접한 천혜 조건과 뛰어난 조선 기술의 결합으로 한국의 해상풍력 분야는 미래가 밝다"며 "향후 해상풍력만으로 우리나라 전력 소비량의 10%까지 담당할 수 있을 것으로 예상된다"고 말했다.

최근 JGRC의 김동국 박사 연구팀은 저에너지 소모 수처리 기술인 축전식 탈염의 한계를 극복한 고농도의 해수담수화에 활용하 수 있는 흐름전극 기반 축전식 탈염 기술을 세계최초로 개발하는 쾌거를 이뤘다. 인구 증가와 경제성장에 따른 물 수요 증가와 기후변화에 의한 국지적 물 부족 문제로 물 확보가 이슈로 부각되면서 이번 해수담수화 방법론에 세계가 주목하고 있다.

염분차 발전은 에너지 밀도가 240m(낙차 240m의 수력발전소와 같다는 의미)로 조력발전(10m)보다 24배나 높고, 에너지 잠재량은 2.6TW(테라와트)에 달한다. 발전 원리는 민물과 바닷물이 염분 농도의 차이로 인해 섞이는 삼투 현상을 이용해 관 속에 물이 흐르면서 발전기를 돌리는 방식인데, 에너지 밀도 240m는 곧 강 하구에 낙차 240m짜리 수력발전소가 있는 것과 같은 의미로 환산된다.

JGRC는 여기에서 한걸음 더 나아가 여유 전력을 이용해 염분이 섞인 물을 다시 분리시켰다가 발전에 재이용하는 전력 저장의 개념까지 적용, 효율성을 극대화시키고 있다.

해양융복합연구실 양현경 박사는 "우리나라와 같이 국토 면적이 협소하고 인구밀도가 높은 국가에서는 염분차의 필요성이 더욱 커진다"며 "해양 염분차 발전은 해수와 담수의 염도차이를 이용하기 때문에 어느 지역에서나 발전 시설의 구축이 가능하다는 장점이 있다"고 설명했다.