강원도 유망 중소기업 공간테크가 국제환경에너지산업전에서 경사식 스크류 조류발전 기술을 선보이며 높은 주목을 받았다. 공간테크는 지난 10년 간 해양발전 분야 연구에 매진하여 총 70여건의 해양발전 특허 등록 및 신개념 경사식 조류발전 기술 원리를 발견하여 조류발전 상용화 실현에 노력을 기울여왔다. 특히 스크류 수력발전은 조류의 흐름 방향에 경사지게 설치하는 스크류형 수차를 가진 조류발전 기술로, 회전축과 구조축을 일체화하여 토목구조물의 비중 및 비용을 50% 이상 절감하고 수차가 받는 유체저항을 최소화하는 한편, 발전효율과 경제적 효용성을 극대화한 기술로서 장차 국가 먹거리 산업의 초석이 될 수 있는 대표 기술로 귀추가 주목된다.

기존 대체에너지 시장의 주류는 단연 태양광과 풍력이 꼽혔다. 하지만 갈수록 극으로 치닫는 기상이변으로 인해 필연적인 문제들이 속출되고 있는 것 또한 사실이다. 일례로 국가 전력 생산의 25%를 풍력에 의지하는 영국은 최근 바람이 불지 않는 기현상으로 전력 생산량이 급감한 바 있다. 또한 대체적으로 풍력의 비중이 높은 유럽의 천연가스 수요량이 폭발적으로 늘어나게 되면서 에너지 대란과 화석 연료 및 원자재 가격 폭등 현상이 동시에 나타났다. 태양광 또한 기술성숙도가 매우 높은 발전이지만, 날씨와 계절에 따라 발전량 편차가 크고 예측 불가능한 에너지원이란 점에서 한계성을 갖고 있다.

이러한 가운데, 대안으로 꼽히고 있는 것이 바로 조류 발전이다. 조류발전은 주기적인 해류의 흐름을 이용하는 발전으로 연중 지속적이면서도 장기적으로 예측 가능한 안정적인 에너지원으로, 특히 대규모 댐이 필요하지 않아 생태계 영향이 적은 한편, 발전 전과 이후에 배출되는 오염물질이 없는 가장 이상적인 대체에너지원으로 꼽힌다. 더불어 해안에서 먼 해양에 설치되기 때문에 민가에 직접적인 피해가 없어 민원 문제에 비교적 자유로운 것도 꼽을 수 있는 장점이다. 하지만 단 한가지, 그간 빠른 조류 흐름을 이용하는 특성상 수차가 받는 유체저항을 견디기 위해 거대한 토목구조물이 필요한 한편, 향후 유지, 보수가 까다로워 막대한 초기 건설 비용과 유지관리 비용으로 인해 상용화에 어려움을 겪어 왔다. 이런 상용화 어려움에 대안을 제시한 기업이 바로 공간테크다. 서두에 운을 띄었듯 지난 2020년 강원도 유망 중소기업으로 선정된 바 있는 공간테크는 해양발전 연구에 매진하며 등록 특허 21건 보유, 20가지의 해양발전 모델을 개발해왔다. 그 결과, 발명진흥 활동을 통해 국가 산업발전에 기여한 공로로 2016년 산업통상자원부 표창, 2018년 대통령 표창을 수상한데 이어 지난해엔 기존 조류발전의 문제점을 해결하고 상용화 가능성을 넓힌 ‘경사식 스크류 조류발전 기술원리’로 특허청장상을 수상했다. 신개념 경사식 스크류 조류발전 기술은 스크류형 수차를 유속에 경사지게 설치하여 발전하는 원리로, 수차를 지지하는 구조축이 수차의 회전축 내부로 관통, 일체화되어 있어 수차 외부로 드러나는 구조물을 최소화하게끔 유도한다. 또한, 유체저항을 줄여 토목구조물을 획기적으로 축소하는데 일조하는 이 기술은 초기 건설비용과 유지관리 비용의 절감으로 조류발전의 경제적 효용성을 대폭 향상시킬 것으로 기대되고 있다. 더불어, 유속에 경사지게 설치한 수차는 회전축을 기준으로 수차 날개 상하에 항력 편차가 발생해 회전하는 원리로 스크류 날개 간 와류 문제를 해결하고 수차가 받는 유체저항 작용점 선택이 가능해 최종 구조물의 안정화에도 용이하다. 공간테크 관계자는 “경사식 스크류 수력발전 장치는 기존에 연구된 조류발전의 문제점을 대부분 해결 가능한 원리의 기술로 대한민국 해양에너지 산업의 초석이 될 것이다. 자사는 기획, 연구, 투자, 제조, 설치, 관리 등 다양한 분야의 전문기업과 컨소시엄을 구성하고자 관심 있는 기업들의 연락을 기다리고 있다”고 밝혔다.

현재 하나의 구조축에 수차, 발전기, 동력전달 수단의 발전에 필요한 모든 구성품을 일체화해 발전선, 관광용 풍력 및 조류발전 등 다방면에 활용 가능한 모듈형 모델을 개발하는데 성공한 공간테크 정민시 대표는 앞으로 조류발전 상용화를 위해 다각도로 노력할 예정임을 공고히 했다. 벡스코 현장에서 인터뷰에 임한 정민시 대표는 “가속화된 기후변화와 에너지 고갈로 대체에너지 활용은 인류 생존에 필수 불가결한 요소가 되었다는 것에 모든 분들이 공감할 것이다. 날씨에 따라 변동성이 큰 여타 친환경에너지와 달리 조류발전은 주기적이고 예측 가능하며 안정적인 에너지원으로 주목 받고 있으나, 세계 각국의 노력에도 불구하고 상용화는 제자리 걸음을 걷고 있는 실정이다”고 설명했다. ​정민시 대표는 “문제는 결국 ​비대한 토목구조물이다. 기존 조류발전 수차는 유체저항을 크게 받는 구조와 발전원리로 빠른 유속을 견디기 위해 수차를 지지하는 토목 구조물이 매우 비대하였고 이는 막대한 초기 공사비용과 유지관리 비용 증대의 원인이 되었다”고 밝히며 “물론, 국가적으로도 조류발전 상용화와 경제성 향상을 위해 수차의 효율 증진에 매진해왔으나 그 효과는 미미했다. 전력 단가 하락을 위해서는 발전 비용 과반을 차지하는 토목구조 및 유지관리 비용의 절감이 필요하다고 볼 수 있다. 이번 국제환경에너지산업전에서 선보이게 된 경사식 스크류 발전기술은 기존 조류발전의 문제점을 해결하기 위한 수년의 연구과정 끝에 수차의 유체저항 및 토목구조를 최소화 하고 수차의 발전효율을 증대하여 경제성을 대폭 향상시킨 기술이다. 조류발전 상용화의 충분한 대안이 될 것임을 확신한다. 많은 기대와 관심을 부탁드린다”고 덧붙였다. 

<이 기사는 지난해 2022년 9월호에 게재된 공간테크의 기사 원문입니다.>