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"美 연안 풍력 에너지 생각만큼 깨끗하지 않다"…예일대 연구팀 풍력 발전 미래 '우려'
2019-05-16 09:00:06
이강훈
▲풍력 에너지 터빈은 바람이 만들어낸 운동에너지를 사용한다(사진=ⓒ123RF)

[리서치페이퍼=이강훈 기자] 최근 연안 풍력 에너지 확장이 실제 잠재력과 효과를 줄이고 있다는 연구 결과가 발표돼 에코에너지 시장에 충격을 주고 있다.

예일대학의 한 연구팀이 연안에 설치된 풍력발전용 터빈이 효용보다는 문제가 많을 수 있다는 것을 밝혀냈다.

미국 연안 풍력 에너지의 미래

미국풍력에너지협회에 따르면, 풍력은 전기를 생산하기 위해 공기의 흐름을 사용한다. 풍력발전용 터빈이 바람이 만들어낸 운동에너지를 사용해 전기를 생산하는 것이다. 

이 같은 풍력 에너지는 정부나 기관이 쉽게 투자할 수 있는 수많은 유형의 청정에너지 가운데 하나다. 

에너지 생산을 넘어 일자리 창출과 경제 개발이라는 장점이 있으면서도 환경에 부정적인 영향은 거의 미치지 않는다.

연안 풍력발전지역이 주는 장점 때문에 수많은 기관에서 풍력발전에 관한 연구를 하고 있다. 

하지만 최근 연안 풍력발전지역은 내륙보다 더 복잡하고 효율이 떨어진다는 문제가 발생했다.

▲연안 풍력 에너지 터빈의 건설 및 설치는 생각보다 복잡할 수 있다(사진=ⓒ123RF)

예일대학 연구팀은 연안 풍력발전용 터빈의 가능성을 조사했다. 그 결과 연구팀은 연안 풍력발전용 터빈의 온실가스 배출 감소에 대한 기능이 내륙용보다는 뛰어나지만, 희토류 금속과 관련된 유해성이 있어 온실가스 장점을 무효화할 수 있다는 것을 확인했다. 

연구팀은 해역에 연안 풍력발전용 터빈을 설치하기 위해서는 네오디뮴이 필요하다는 것을 강조했다.

선임 저자인 토머 피쉬만 박사는 “연안 풍력발전기가 미국에서 인기를 끌 수 있을지 장담할 수는 없지만, 여러 가지 장점도 있는 것은 사실이다”라고 말했다.

연안 풍력발전용 터빈과 네오디뮴

미국에서 풍력발전 산업은 세 배가량 성장했으며 10만 5,000여 개의 일자리를 창출하고 수십억 달러의 수익을 올렸다. 이는 연안 풍력발전용 터빈 건설로 사업 확장의 동기 부여를 했다.

보통, 대규모 수역에 풍력발전용 터빈을 설치하는 것은 잘못된 일이 아니다. 하지만, 미국 풍력 에너지 산업의 경우, 거대한 날에 사용되는 필수 부품이 부족한 실정이다.

한편, 연안 풍력발전용 터빈에는 수천 파운드의 네오디뮴이 필요하다. 네오디뮴은 상당히 높은 등급의 천연 자성이 있는 희토류 금속이다.

연구팀은 축구장보다 큰 풍력발전용 터빈용 자석 한 개를 만들어내기 위해서는 네오디뮴 2,000파운드가 필요하다는 것을 지적했다.

미국 연안 풍력발전 프로젝트는 현재 상태를 유지할 만큼 충분한 양의 네오디뮴을 가지고 있지 않다. 

둘째, 프로젝트 관리자가 중국에서 물량을 수입하는 경우 공급망에 병목현상을 발생시켜 경제 및 관련 산업에 폭포 현상을 촉발할 수 있다. 

셋째, 필요한 만큼의 물량을 공급할 수 있는 경우, 이 금속을 일본으로 보내 자석으로 만들어야 한다. 

마지막으로, 그렇게 제작한 자석을 다시 프랑스로 보내 부품 요건을 충족해야 한다.

더구나, 중국과 미국의 단절된 관계 때문에 연안 풍력발전용 터빈을 제작하는 단계마다 프로젝트 대표는 여러 가지 문제를 겪을 수 있다.

대안과 부작용

미국 에너지국은 연안 풍력 에너지를 추진하기 위해 대안을 사용할 것을 제안하고 있다. 

하지만 예일대학 연구팀이 기관의 계획을 조사한 결과 네오디뮴의 이용 가능성조차 고려하지 않고 있다는 사실을 확인했다. 

연구팀은 에너지국의 계획에서 잠재적인 문제를 확인하고 가능한 해결책을 제시할 수 있는지 계산했다.

그리고 연안 풍력 에너지 발전을 시작할 수 있는 주요 요소를 제시했다.

- 연안 풍력 에너지 터빈을 건설 및 설치하는 것은 생각 이상으로 복잡하다.

- 네오디뮴이 충분하지 않기 때문에 천연자원 소모에 대한 문제가 제기될 가능성이 있다. 이 때문에 연안 풍력 에너지가 보이는 것만큼 깨끗하지 않다.

- 미국에서 이용할 수 있을 정도의 네오디뮴을 조달해야 한다. 캘리포니아에 있는 마운틴 패스에 희토류 금속이 매장돼 있지만, 채굴 작업을 진행할 경우 환경 문제로 이어질 수 있다. 이는 풍력 에너지 산업 확대로 인한 또 다른 부작용이 될 수 있다.

- 마운틴 패스를 활용하지 않고 사업을 진행할 경우, 풍력발전용 터빈을 재활용하고 이용 가능한 네오디뮴을 재사용해 문제를 해결해야 한다.

- 프로젝트를 실현할 수 있다면, 터빈이 설치된 지역의 요구 사항을 파악해야 한다. 풍력발전용 터빈을 건설하는 데에는 상당한 비용이 소요된다. 따라서 이 프로젝트는 그만한 값어치를 해야 한다.

연구진들은 “미국에서 연안 풍력발전 프로젝트가 실현될지 확신하지 못하고 있지만 여러 가지 장점이 있다”고 전했다. 

정치적 문제도 개입돼 영향을 받고 있지만, 풍력 에너지 확대는 전망이 있을 것으로 보인다.

한편, 이번 연구는 미국에 중점을 두고 있지만 다른 국가에도 적용할 수 있다. 연구팀이 제시한 결과를 연안 풍력발전에 적절하게 적용해 관리할 수 있을 것으로 보인다.

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