신형기 에기연 연구원 "날갯수 늘어나면 자체 소비전력 많아 비효율적"
'두개 일수도 있고, 네개 일수도 있는데... 왜 풍력발전기의 날개는 세개일까'
결론부터 얘기하자면 효율과 미관, 자재비에서 가장 적합하기 때문이다. 신형기 에너지기술연구원 풍력발전연구단 연구원은 "날개가 3개 일때 효율이 가장 높고 경제성도 좋다"고 설명했다.
신 연구원에 따르면 발전기 날개가 3개 초과하면 초기 가동에 따른 자체 소비전력이 커져 그만큼 효율을 떨어뜨린다. 반대로 3개 이하가 되면 소음이나 심미적 불안을 발생시킨다.
실제 덴마크에서는 한 개의 날개로 구성된 시험용 발전기가 세워진 적이 있다. 그러나 원하는 출력을 내기 위해 날개의 회전속도를 높게하다보니 예상치 못한 소음이 발생해 문제가 됐다.
이와 유사한 사례도 있다. 1979년 미국 에너지부(DOE)는 두 개의 날개로 도는 2MW급 풍력발전기를 세웠다.
그러나 여지없이 소음과 경관문제가 불거졌다. 무엇보다 '보기 싫다'는 민원이 많이 제기됐다고 한다. 신 연구원은 "지름 80m가 넘는 날카로운 날개 두개가 회전할 때 심리적인 불안감을 유발한 것으로 보인다"고 말했다.
이 같은 이유로 고안된 것이 세 개의 날개로 구성된 오늘날의 풍력발전기다.
신 연구원은 "날개 세개가 네개나 다섯개와 비슷한 효율을 내면서 재료비 등은 적게 드는 잇점이 있다"며 "여러 상황을 따져봤을 때 세 개의 날개가 가장 적합한 것으로 판명된 셈이다"고 설명했다.
독일의 알버트 베츠 박사에 의하면 풍력발전기는 이론적으로 59% 이상의 효율을 낼 수 없다. 현재 가장 많이 보급되고 있는 발전기의 효율은 50%를 상회하고 있다. 기술이 효율 한계수치에 근접해 있는 것이다.
신 연구원은 "발전기 효율을 높이기 위해 장치를 추가하면 단가만 높아진다"면서 "현재는 날개 세개로 보다 강도 높고 가벼운 날개를 저렴하게 만드는 게 최대 과제다"라고 덧붙였다.