날개 없는 풍력 터빈, 최초로 공개…놀라운 작동 방식

(댄 트리) - 팬 날개도 필요 없고, 소음도 없고, 새에게 해를 끼치지 않으면서도 이 기계는 여전히 수백 와트의 깨끗한 전기를 생산할 수 있습니다.

날개 없는 풍력 터빈을 최초로 개발: 깨끗하고 안전하며 환경 친화적인 솔루션

영국 과학자들이 날개 없는 풍력 터빈의 최적 설계를 발표했습니다. 이는 재생 에너지 정복을 향한 여정에서 중요한 발걸음입니다.

시뮬레이션을 통한 설계 최적화

날개 없는 풍력 발전 모델(사진: RE).

영국 글래스고 대학교 제임스 와트 공과대학의 릭 말릭 박사가 이끄는 팀은 Renewable Energy 저널에 게재된 연구에서 처음으로 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 날개 없는 풍력 터빈(BWT)에 대한 가장 효율적인 설계를 찾았습니다.

날개의 회전을 통해 전기를 생성하는 기존 터빈과 달리 BWT 장치는 와류 유도 진동(VIV) 현상을 기반으로 작동합니다.

바람이 불면, 바람의 진동수가 구조물의 고유 진동수와 일치하면 수직 기둥이 진동합니다. 이 진동은 기계적 에너지를 생성하고, 이 에너지는 전기로 변환됩니다.

연구팀은 다양한 풍속에서 출력, 내구성, 안정성을 최적화하기 위해 수천 가지의 설계 구성을 시뮬레이션했습니다. 그 결과, 효율성 측면에서 획기적인 진전을 이루었습니다.

소형, 고출력, 친환경 장비

가장 최적의 설계는 높이 80cm, 직경 65cm의 기둥으로, 이전 프로토타입(약 100W)보다 몇 배나 높은 최대 460W를 생성할 수 있습니다.

동시에 이 장치는 32~112km/h의 풍속 범위에서 안정적으로 작동할 수 있어 실제 환경 조건에 대한 높은 적응성을 보여줍니다.

BWT는 기존 풍력 터빈과 비교했을 때 많은 뛰어난 장점을 가지고 있습니다.

- 원활한 작동, 거의 소음이 없어 도시 및 주거 환경에 적합합니다.

- 구조가 간단하고, 움직이는 부품이 적어 생산 및 유지관리 비용이 절감됩니다.

- 날개형 터빈의 일반적인 문제인 새에 대한 위험이 없습니다. 새가 날아갈 때 위험을 감지하지 못하는 모션 블러 효과로 인해 새가 위험을 감지하지 못하는 문제가 발생합니다.

- 공간을 거의 차지하지 않으며, 다양한 규모로 설치하기 쉽고, 심지어 주택 지붕에도 설치하기 쉽습니다.

말릭 박사는 날개 없는 풍력 터빈이 일상생활에 풍력을 적용하는 것을 확대하는 데 도움이 되는 잠재적인 방향 중 하나이며, 특히 대형 터빈을 배치할 수 없는 곳에서 유용하다고 언급했습니다.

연구팀은 개발된 시뮬레이션 플랫폼을 기반으로 설계를 확장해 1,000W 이상의 전력 출력을 갖춘 대형 BWT 버전을 제작할 수 있다고 밝혔습니다.

이를 통해 풍력 발전은 산업용 풍력 발전소뿐만 아니라 개인 가구, 소규모 사업체, 주택 수준에서도 더 쉽게 접근 가능해질 것입니다.

전 세계 가 배출량 감소, 청정 전기 증가, 지속 가능한 개발을 향해 크게 변화하는 상황에서 이는 재생 에너지 생태계에 대한 효과적인 보완적 솔루션으로 여겨진다.

연구팀은 "이것은 단순한 발전 장치가 아니라 현대 시뮬레이션 기술과 기본 물리 원리를 결합하여 실현 가능하고 환경 친화적이며 실용적인 솔루션을 만들어낸 전형적인 사례"라고 강조했다.

기어박스, 샤프트, 날개와 같은 복잡한 요소를 제거하고 자연 진동을 잘 활용함으로써 날개 없는 풍력 터빈은 높은 효율성과 결합된 기술적 단순성의 새로운 상징이 될 수 있습니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/may-dien-gio-khong-canh-lan-dau-lo-dien-cach-hoat-dong-gay-bat-ngo-20250710163804969.htm