[투데이에너지 송명규 기자]  온도·기압 차이로 건물 내부 공기가 굴뚝을 타고 밀고 올라가는 일명 ‘굴뚝효과’를 활용한 풍력발전기가 특허출연해 화제가 되고 있다.

건설전문가인 박용찬씨는 최근 ‘인공지능 굴뚝 풍력발전기’를 특허출연(10-2013-0018448)했다고 밝혔다.

굴뚝 풍력발전기는 호주 EnviroMission사가 올해 초 미국 애리조나 사막에 최초로 설치한 것으로 건축물 실내 온도가 외부온도보다 높을때 내부공기가 위로 올라가는 ‘굴뚝효과’를 이용해 풍력발전기를 가동하는 원리다. 쉽게 아궁이에 불을 때면 연기가 굴뚝으로 빠져나가는 원리와 같다.

박용찬씨는 “최근 해운대에서 난 빌딩화재 시 아래에서 시작된 화재가 연기를 타고 순식간에 고층으로 번지는 현상을 보고 내부온도가 외부보다 높을 시 솟구치는 증기와 연기의 힘이 엄청날 것으로 판단했다”라며 “목욕탕 건물에서 내부 수증기가 고정된 굴뚝을 통해 순식간에 올라가는 모습을 보고 발전기를 가동하면 안정적인 효율 확보가 가능할 것으로 판단했다”고 특허개발 계기에 대해 설명했다.

▲ 굴뚝풍력발전기 도면.
먼저 지상에 유리온실을 지은 뒤 온실 가운데 굴뚝을 세우면 태양열을 받아 온실 내부 공기가 가열되면 이 공기가 굴뚝을 통해 밖으로 빠져나가게 된다. 이때 굴뚝 통로에 풍력터빈을 설치해 밖으로 빠져나가는 바람의 힘으로 발전을 하는 태양열과 풍력발전이 혼합된 개념이다. 온실이 크고 굴뚝이 높을 수록 그 바람은 더욱 강해지는 것으로 알려졌다.

이러한 굴뚝형 풍력발전기는 기존 풍력발전기에 비해 자연바람이 없어도 가동이 가능하고 연가동율이 최소 50~75%로 연중 생산이 가능한 장점과 손익분기점이 2~3년으로 짧다는 장점이 있다.

반면 부지 매입비용, 시설비용 등 초기 투자비가 큰 문제와 입지조건 제약, 소음문제, 경관훼손 문제 등 기존 풍력발전기에서 유발된 문제점을 해결하지 못한 상황이다.

이번 굴뚝 풍력발전기는 풍속센서의 감지로 자연풍 풍속이 0~3m/s일 경우 작동센서의 제어로 흡기팬과 발열코일이 작동하며 흡기팬의 작동으로 흡기홀을 통해 타워의 외구 공기 흡입 및 상승효과를 이어가게 된다.

그 후 흡입된 외부공기가 발열코일을 통해 가열공기가 되도록 가열하면 가열 공기가 스파이럴판에 접촉하면서 소용돌이 형태로 타워의 상부로 상승, 상승공기가 집진통에 집진되면서 배기구를 통해 배기된다. 이 배기된 상승공기에 의해 블레이드가 회전하게 돼 전기를 생산하게 됐다.

박용찬씨는 “이를 통해 굴뚝 온열효과로 9m/s의 풍량확보와 최대 75%까지 전기생산이 가능하다”고 주장했다.

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