옷감 ‘리넨’, 풍력 발전기 날개 된다

아마·발사나무·오동나무 조합
독일 연구진, 2027년까지 개발
상용화 땐 환경 보호·비용 절감

미국 캘리포니아주의 한 풍력 발전단지. 최근 독일 킬 응용과학대 연구진은 풍력 발전기 날개 소재를 재활용이 어려운 ‘유리섬유 강화 플라스틱’에서 식물성 소재로 바꾸는 기술을 고안하고 있다. 위키피디아

튼튼하기는 하지만 재활용이 어려운 유리섬유 재질의 풍력 발전기 날개(블레이드)를 친환경 소재로 바꿔 제작하는 기술이 2027년 등장할 것으로 보인다. 식물성 소재이며, 여름용 의복 옷감 리넨의 원료인 ‘아마’를 활용하는 것이 핵심이다. 이 기술이 실용화하면 수명을 다한 뒤 자연으로 돌아가 썩는 풍력 발전기 날개를 볼 수 있을 것으로 전망된다.

최근 독일 킬 응용과학대 연구진은 풍력 발전기 날개를 친환경 소재로 제작하는 연구를 위해 자국 북부 슐레스비히홀슈타인주 에너지기후보호국에서 17만5000유로(약 2억9700만원)의 기본 연구비를 지원받기로 했다고 밝혔다.

연구진은 이를 통해 면적이 총 200㎡ 이하인 소형 풍력 발전기 날개를 2027년까지 개발할 예정이다. 일반적으로 풍력 발전기는 바람개비 형태다. 길쭉한 막대기 형상의 날개 3개가 일정한 간격을 두고 부채처럼 넓게 펼쳐져 있다.

연구진은 자신들의 풍력 발전기 날개를 아마와 발사나무, 오동나무를 조합해 만들 계획이다. 아마는 풀의 일종으로, 인장 강도(당기는 힘을 견디는 능력)가 높은 섬유를 뽑아낼 수 있다.

아마는 통기성 좋은 여름용 의복 옷감 리넨의 소재이기도 하다. 연구진은 풍력 발전기 날개가 공업용이라는 점을 고려해 옷을 만들 때보다 아마 섬유를 굵게 뽑아내 사용할 것으로 보인다.

발사나무는 부피보다 매우 가볍고, 오동나무는 습기에 잘 견디는 데다 튼튼하다. 이 3가지 식물성 원료를 결합하면 경량화와 높은 내구성을 달성할 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다.

연구진이 이번 기술을 만드는 것은 환경 보호 때문이다. 현재는 풍력 발전기 날개를 주로 ‘유리섬유 강화 플라스틱’(FRP)으로 제작한다. 유리섬유는 유리를 실처럼 가느다랗게 뽑아 만든 것인데, 주성분은 규산염이다. 여기에 플라스틱을 섞은 것이 FRP다. FRP는 강도가 높고 물이나 염분, 화학물질에 부식되지 않는다. 야외에서 비바람을 맞고, 들쭉날쭉한 기온 변화를 견디며 작동해야 하는 풍력 발전기 날개에 딱 맞는 소재다.

하지만 FRP는 재활용이 어렵다. 유리섬유와 플라스틱을 분리하는 일 자체가 힘들기 때문이다. 단일 소재가 아니면 재활용에 걸림돌이 생긴다. 이러다 보니 FRP로 만든 풍력 발전기 날개는 약 20년인 수명이 다하면 소각이나 매립된다. 이것도 고육책이다. 태우면 오염물질이 나오고 묻어도 부패하지 않는다.

풍력 발전기 날개는 현재 매년 5만t이 버려진다. 2030년에는 폐기 규모가 연간 50만t까지 늘어날 것으로 학계와 업계는 전망한다. 오로지 풀과 나무를 통해 풍력 발전기 날개를 제작하는 연구진 기술을 사용하면 환경 피해 걱정을 크게 덜 수 있게 된다. 폐기 뒤 썩는 풍력 발전기 날개가 등장하는 것이다.

이와 함께 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 새로운 풍력 발전기 날개 형상을 정밀 설계할 예정이다. 웬만한 강풍에도 부러지지 않는 날개 디자인을 찾아 강도를 더욱 높일 방안을 고안하려는 노력이다.

연구진은 대학 공식 자료를 통해 “식물성 소재로 FRP를 대체하는 기술이 실용화하면 풍력 발전기 날개 제작 비용을 줄이는 효과도 볼 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com