[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.
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.