한국전기연구원(KERI) 전기환경연구센터 우정민 박사팀이 겨울철 해상풍력단지에서 빈번하게 발생하는 ‘정극성 낙뢰’ 피해를 막을 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.
전압이 +극과 –극이 존재하듯 낙뢰에도 정극성(+)과 부극성(-)이 존재한다. 구름이 양전하를 가지고 지면이 음전하를 띠면 정극성 낙뢰가 내리치고 그 반대의 경우 부극성 낙뢰가 생긴다.
흔히 발생하는 낙뢰의 90%는 부극성 낙뢰이며 정극성 낙뢰는 상대적으로 낮은 확률로 발생하지만 전류의 세기가 매우 커서 큰 사고로 이어질 확률이 높다. 또한 정극성 낙뢰는 구름의 고도가 낮아지는 겨울철에 주로 발생한다.
최근 신재생에너지에 대한 수요 증가와 함께 풍력 발전기의 건설이 증가하고 있고 특히 우리나라는 저풍속 환경에 특화된 대형 풍력 터빈이 최근 바다로 많이 건설되는 추세다. 하지만 해상풍력발전은 타워 높이가 높고, 주위에 다른 구조물도 크게 없기 때문에 비구름에 의한 낙뢰에 매우 취약한 구조를 가지고 있다. 이러한 낙뢰로 인한 블레이드(날개) 손상이 발생하면 풍력 발전기의 중단 빛 복구비용 발생 등 손해가 크다.
KERI의 성과는 정극성 낙뢰로부터 풍력터빈 블레이드를 보호하는 새로운 설계법을 고안한 것이다. 현재 블레이드에도 낙뢰를 끌어당겨 피해를 최소화하는 일종의 피뢰침인 ‘수뢰부’가 있지만 정극성 낙뢰에 대해서는 방호 효율이 낮았다. 정극성 낙뢰는 패턴이 매우 불규칙하고, 전류도 커서 방호에 더 높은 기술력이 요구된다.
이를 해결하기 위해 우정민 박사팀은 다양한 극성과 조건, 블레이드의 회전 각도와 재질에 따라 어떠한 영향이 발생하는지 철저하게 분석했다. 그 결과 부극성과 달리 정극성 낙뢰는 기존 블레이드 날개 끝에 있는 수뢰부(리셉터)를 피해 블레이드의 옆 가장자리에 내리쳐 피해를 준다는 사실을 확인했다. 공기 중에 분포하는 양전하가 수뢰부 근처에 모여 있다 보니 같은 양(+)극인 정극성 낙뢰가 이를 피해 부극성을 띄는 블레이드 중간 부분에 타격을 줬기 때문이다.
연구팀은 이러한 특정 낙뢰 취약 구간에서 발생했던 블레이드를 철저하게 분석하기 위해 축소 버전의 모형을 제작하고 고해상도 카메라를 사용해 인공낙뢰 실험을 반복적으로 수행하며 데이터를 축적했다. 또한, 다양한 블레이드 각도와 환경 조건을 재현하기 위해 정밀 측정 시스템과 시뮬레이션 기술도 활용했다. 이를 통해 블레이드 옆 가장자리에도 수뢰부를 최적으로 위치시키는 새로운 설계법(edge receptor)을 고안해 낼 수 있었고 이 방식이 정극성 낙뢰의 전하 분포를 제어해 피해를 최소화할 수 있다는 것을 확인했다.
KERI 우정민 박사는 "풍력터빈 블레이드를 대상으로 정극성 낙뢰 대책을 설계하고 실험적 검증도 성공적으로 수행한 기관은 전 세계에서 우리가 유일하다"며 "우리의 기술로 풍력 발전기의 안정성과 효율성을 높여 재생에너지 보급 확대에 크게 기여하고, 궁극적으로 소비자 전기료 절감에도 긍정적인 영향을 미칠 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 높은 평가를 받아 재생에너지 분야 상위 5% 국제 학술지인 ‘Results in Engineering’에 논문이 게재됐고 전기에너지산업 분야 글로벌 플랫폼인 ‘국제대전력망협의회(CIGRE)’의 공식 저널에도 기고됐다.
◆창원시, 방위ㆍ원자력산업 기업협의회 임원진 간담회 개최
창원특례시(시장 홍남표)는 계엄ㆍ탄핵 여파에 따른 위기극복과 흔들림 없는 사업추진을 위해 시 전략산업인 방위‧원자력산업 기업협의회 임원진과 발전방안을 논의하고 산업현장의 애로사항을 청취하기 위한 간담회를 16일 개최했다.
방위ㆍ원자력산업 기업협의회 임원진과 시 관계자 등이 참석한 가운데 진행된 이날 간담회에서는 대한민국과 창원을 이끌어가는 전략산업이자 미래 먹거리 산업의 핵심축인 방위ㆍ원자력 산업이 지속가능한 성장을 담보할 수 있도록 서로 협력하고 상생하는 생태계를 구축해 산업 경쟁력을 강화해 나가자는데 의견을 모았다.
홍남표 시장은 "방위산업 분야의 수출과 원자력 분야 체코 신규 원전건설은 차질 없이 진행될 것으로 전망한다"며 "관내 방산, 원전기업들도 흔들림 없이 사업 추진"을 당부했다.
오병후 방산 중소기업협의회장은 "국내 리스크로 인한 대외신인도가 하락하면서 방산업계 수출에 차질이 빚어질 것이라는 우려가 제기되고 있지만 K-방산이 주목받게 된 이유는 여전히 유효하다"며 "방산 중소기업의 지속가능한 성장동력 확보를 위해서는 체계기업과의 상생 협력체계 구축과 해외시장 진출을 위한 정부 및 지자체 역할이 무엇보다 중요하다"고 말했다.
김홍범 원자력 기업협의회장은 "소형모듈원자로(SMR)가 가까운 시일 내에 AI산업, 전기차 등 전 세계적으로 확대되는 전력 수요의 해답으로 세계적인 시장을 형성 할 것으로 예상해 관련 투자를 적극적으로 준비 중"이라고 말했다.
창원특례시는 현대로템, 한화에어로스페이스 등 방위산업의 핵심 기업과 국내 유일의 원자력 주기기 제조업체인 두산에너빌리티가 위치한 명실상부한 산업의 메카로 방위산업과 원자력산업을 전략산업으로 육성ㆍ지원하고 있다.
한편 방산 중소기업협의회는 창원방위산업 및 지역경제 활성화 도모를 목적으로 2019년 2월 구성돼 122개사가 참여하고 있으며 매년 정기회의와 세미나 등을 개최해 오고 있다.
◆산단공 경남-창원 경영자·공장장협의회, 연말맞이 성금 기탁
한국산업단지공단 경남지역본부(본부장 박병규)는 16일 창원국가산업단지 경영자협의회(회장 신기수), 공장장협의회(회장 박칠규)와 함께 연말을 맞아 성금 300만원을 대한적십자사 경남지사에 전달했다.
행사 당일에는 기금 전달식 외에도 ESG 경영실천 협약을 맺어 △소외계층 지원사업 협력 △나눔문화 확산 노력 △헌혈 참여 등에 동참했다.
산단공 경남지역본부는 매년 창원국가산업단지 입주기업 자생단체인 경영자협의회, 공장장협의회와 함께 지속적인 사회공헌활동을 이어오고 있다.
박병규 본부장은 "큰 금액은 아니지만 어려운 이웃들에게 작은 위로가 되길 바라며 지속적으로 나눔의 가치를 실천해 나가겠다"고 말했다.
◆'8090 신예 마에스트로' 김건, 창원시립교향악단 예술감독 재위촉
창원특례시(시장 홍남표)는 16일 창원시립교향악단 제5대 예술감독 겸 상임지휘자로 김건(44)씨를, 창원시립무용단 제10대 예술감독 겸 상임안무자로 오상아(59)씨를 위촉했다.
제5대 창원시립교향악단 김건 예술감독 겸 상임지휘자는 11세에 미국 커티스 음악원을 졸업하고 15세에 지휘자로 데뷔 후 2007년 제8회 Grzegorz Fitelberg 국제 콩쿠르에서 입상하며 지휘자로서 두각을 나타냈다. 이후 인디애나 주립대학교에서 데이빗 에프론과 아서 페건을 사사하며 박사학위를 수여했다.
미국, 유럽에서 지휘자로서 우수성과 음악성을 인정받으며 한인 최초로 북미 메이저 오케스트라인 오레곤 심포니의 Conductor in Residence로 활동했고 내셔널 심포니, 볼티모어 심포니, 내쉬빌 심포니 등 미국 최고의 오케스트라들을 지휘했다.
이외에도 폴란드의 킬체필하모닉, 영국의 브리튼 피어스 오케스트라, 캐나다의 내셔널 아츠센터 오케스트라 등 유럽 각지에서도 세계 유수의 오케스트라를 지휘했다.
제10대 창원시립무용단 오상아 예술감독 겸 상임안무자는 중요무형문화재 제27호 승무이수자로 국립부산국악원 예술감독, 삼성무용단 상임안무가 등을 역임한 바 있다. 6살 때부터 한국무용을 시작해 이후 세종대학교 한국무용을 졸업하고 성균관대학교 공연예술학 박사를 이수한 무용 전공자다.
제9대에 이어 제10대 창원시립무용단 예술감독으로 재위촉된 오상아 예술감독은 무용가로서의 50년이 넘는 경력과 다양한 공연 경험을 바탕으로 창원시를 활용한 지역문화콘텐츠로 다양한 창작 공연을 기획했다.
홍남표 시장은 "창원시립예술단의 공연이 많은 시민들에게 위로와 행복을 선사할 수 있도록 김건 예술감독과 오상아 예술감독의 더욱 알찬 공연으로 시민들을 찾아갈 예정이므로 앞으로도 지속적인 관심을 가져달라"고 말했다.
