구글의 '날아다니는 풍력발전소' 로열더치쉘과 상업화 진행 중

중앙일보

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금방이라도 하늘을 향해 수직으로 날아오를 듯 지면과 90도 각도로 설치돼있던 ‘경비행기’의 프로펠러가 회전하기 시작하더니 서서히 공중으로 이륙한다. 허공으로 떠오르는 중에도 한동안 자세를 수직으로 유지하던 비행기는 고도 300m에 이르자 본격적으로 비행을 시작한다. 시속 260~300㎞의 속도로 활주로를 달리다 이륙하는 일반 여객기와는 전혀 다른 이륙 방식이다. 상하 각각 4개씩 설치된 8개의 프로펠러는 이제 형태를 알아보기 힘들 정도로 빠르게 돈다.

그런데 이상한 점이 있다. 목적지를 향해 곧장 날아가는 여객기와 달리 이 비행기는 허공에서 원형으로 빙빙 돌 뿐이다. 자세히 관찰해보니, 경비행기에는 흰색 줄이 매달려 감겼다 풀렸다 하는 것을 알 수 있다. 줄을 따라 시선을 내려다보니 지상에 이른다. 마치 줄을 감았다 놓았다 하며 날리는 ‘연(鳶)’과 같은 방식으로 비행기가 날고 있는 것이다.

구글의 비밀조직으로 불리는 구글X가 2013년부터 인수, 지원해온 마카니 파워의 이동형 풍력발전소. [사진 Makani Power]

이 비행기의 정체는 구글의 자회사 ‘마카니 파워(Makani Power)’가 개발한 공중 풍력 발전소, ‘에너지 연’이다. 해상이나 산간에 설치돼 프로펠러를 돌려 전력을 생산하는 기존의 타워형 풍력발전과 다른 이동형 풍력발전소로, 기류가 날개에 설치된 회전체를 돌려 연에서 직접 전력을 생산한다. 연에 연결된 흰 줄은 생산된 전기를 지상으로 보내는 전선이다.

구글의 비밀 연구조직으로 불리는 구글X가 2013년부터 지원해 온 마카니 파워는 최근 글로벌 석유화학 기업인 로열더치쉘 그룹과 파트너십을 맺고 기술 상용화를 위한 걸음을 내디뎠다. 로열더치쉘 관계자가 지난달 12일 “공중풍력 발전소를 상업화하기 위해 파트너십을 체결했다”고 밝힘에 따라, 마카니 파워는 올해 6월 중 노르웨이 해안의 풍력 테스트 센터에서 풍력 발전 에너지 연의 비행 테스트를 추가로 진행할 예정이다.

마카니 파워가 개발한 에너지 연의 비행 모습. 연에 연결된 줄(테더)로 생산된 전력을 지상으로 전달한다. 발전용량은 600킬로와트(kW)급이다. [사진 Makani Power]

2006년 설립돼 ‘고고도풍력에너지시스템(HAWEs)’ 사업을 추진하고 있던 마카니 파워는 구글에 인수된 후 기존의 공중풍력발전 용량을 폭발적으로 늘렸다. 이전까지 마카니 파워가 개발한 풍력발전소의 용량은 약 20킬로와트(kW) 밖에 되지 않았지만, 인수 이후에는 모기업의 전폭적인 지원을 받아 600kW급으로 발전용량을 30배 가까이 늘리는 데 성공한 것이다.

이는 구글에도 도움이 되는 ‘윈윈(win-win)전략’이었다. 일찌감치 소요전력의 100%를 신재생에너지로 충당하겠다고 선언한 구글은 폭발적으로 늘어나는 데이터 처리 전력원으로 풍력을 이용할 수 있게 되기 때문이다. 실제로 그린피스가 2015년 발간한 보고서에 따르면 IT기업이 데이터 처리에 쓰는 전력량은 2030년까지 연간 7%씩 증가할 것으로 예측되고 있어 새로운 전력원의 필요성은 더욱 커지고 있다.

고고도풍력발전소의 작동원리. 그래픽=박경민 기자 minn@joongang.co.kr

구글과 마카니 파워가 공중 풍력발전소를 개발한 이유는 두 가지다. 구글 X 관계자는 “전 세계 해안가에는 타워형 풍력발전기를 세우기에 맞지 않는 지형이나 보존해야 할 자원이 있는 지역이 의외로 많다”며 “이런 지형이나 지역에 적합한 방식으로는 공중풍력 발전이 유일하다”고 밝혔다. 마카니 파워 측은 또 “정지해 있는 물체보다 움직이는 물체에 가해지는 기류가 더 강하다”고 이유를 밝혔다. 이탈리아 토리노 폴리테크닉대 연구진에 따르면 지상 80m에서는 평균 풍속이 4.6m, 800m에서 7.2m로 나타나 고도가 높아질수록 풍속이 빨라짐이 증명된 바 있다. 풍력발전량은 일반적으로 바람 세기의 세 제곱에 비례하는 만큼, 고도 상승효과가 크다는 게 구글 측의 계산이었다.

마카니 파워는 해당 시스템을 해안뿐 아니라 산악 지형에 설치하는 방안도 검토 중이다. 한편 마카니 파워의 에너지 연은 길이 26m의 날개를 갖추고 있으며, 탄소 소재로 제작돼 지상에 설치하는 풍력 발전기보다 약 90% 가벼운 것으로 알려졌다.

허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr