[시사매거진=신혜영 기자] 수분이 많은 지역에서 회전하며 냉각되는 공기는 솜사탕처럼 굵게 뭉쳐간다. 그러면 물 분자의 열에너지는 운동에너지가 되어 초저기압(진공상태)에 도달해 지구에는 끔찍한 사고가 벌어진다. 소멸될 때까지 엄청난 속도로 지표면을 갈아엎는 허리케인·토네이도가 시작되는 것이다. 또한 태양열에너지가 공기 중에 저장되어, 이 정전기가 대기에 부딪치며 순간 방전되는 것이 번개이다. 지금까지는 사용법을 몰랐기에 그저 피해를 입었을 뿐인 이들 ‘공기 중의 사금(砂金)’을 에너지원으로 활용할 기술이 등장했다. 한국의 신재생에너지 분야의 큰 획을 그으며 정통부의 해커톤 프로젝트에서 장관상을 수상한 논그리드(무전력망) 기술, 세계 최초의 공기발전기 기술을 개발한 ㈜엔오엔그리드의 주남식 회장으로부터 이 획기적인 기술력을 알아보았다.

30년 간 값진 연구로 탄생, 부산물도 에너지로 쓰는 세계 유일무이한 무공해 공기발전기

화력과 원자력발전처럼 환경에 위협적인 온실가스와 방사성폐기물이 없고, 풍력과 태양열처럼 설치지역과 기후의 영향을 받지 않는 새로운 개념의 신재생에너지기술이 등장했다. 화제의 주인공은 태양으로부터 대기권에 흡수되어 눈에 보이지 않는 에너지가 각종 자연재해를 일으키는 원리를 실험실로 옮겨, 원심진공터빈에 응용해 동력을 생산하고 전기로 바꾸는 공기열에너지 발전소를 고안해 낸 ㈜엔오엔그리드 주남식 회장이다.

부산대 법대 출신으로 과학발명에 관심을 가진 이래 30년 넘게 연구하여 ‘공기발전기(초공동 수열발전기)’ 상용화 아이디어를 낸 주 회장은 이 획기적인 발전기의 에너지원이 무려 174PW에 달하는 대기권 안의 태양열에너지로부터 온다고 한다. 또한 매년 지구 전체에서 쓰는 전력은 총량의 1/63,500뿐인 2.74TW에 불과해, 지구인들은 태양이 살아 있는 한 무한히 공급되는 에너지를 활용할 수 있다고 한다.

주 회장은 과학자 토리첼리의 진공실험에서 증명된 에너지 채집 방식으로 공기엔진을 만들었는데, 모든 발전소는 터빈이 돌아가는 원리로 전기를 만들며, 터빈을 돌리는 에너지가 무엇인지에 따라 종류가 다르다고 한다. 그래서 주 회장은 토네이도의 원리를 이용해 저압의 진공상태를 만들어, 순간적으로 공기가 유입되는 토리첼리의 진공상태를 만들어 전기로 바꿀 수 있는 에너지발생 시스템을 만들었다. 진공상태가 계속되는 한, 만드는 에너지보다 생산되는 에너지가 더 많아 이 잉여 에너지를 모으면 전기가 되는 것이다.

게다가 기존 화력발전은 생산 에너지의 38%만 전기로 쓸 수 있었는데, 공기에너지는 해당 지역에서 만들 수 있어 더 경제적이다. 덧붙여 주 회장은 ‘엔오엔그리드’라는 회사명이 논그리드에서 온 것이며, 공기발전기는 냉각원리이기 때문에 동력이 추출되고 남은 공기가 급격히 식으며 물이 생기기에, 이 찬물을 냉각수, 냉매 등 다른 목적으로 쓴 후에 식으면 일반 물처럼 재활용할 수 있다고 한다. 전력에너지와 함께 이 획기적인 부산물은 또 하나의 자원이 되어, 전력과 수분공급이 동시에 필요한 사막개조와 녹화사업에 진정한 지속가능 형 에너지생산성을 예고하기도 한다.

원전보다 효율적인 공전, 상용화되면 ‘1원/1kwh’의 초경량/초경제성 전기 생산 가능

주 회장은 이 아이디어로 국가핵융합연구소와 함께 2019년도 알키미스트프로젝트의 에너지분야 신규지원과제에 도전했으며, 지난 10월에는 정통부가 주최하고 한전이 주관하는 ‘Energy×Security 해커톤’ 프로젝트에 ‘공기의 열에너지를 활용하는 초분산 전력시스템구축’이라는 주제로 참가해 산업통상자원부 장관상을 수상하기도 했다.

주 회장은 같은 분량의 태양에너지일지라도 에너지를 수집하는 태양광발전 생산비용이 2억원 들 때, 공기엔진은 990만 원 정도라 경제성이 충분하다고 한다. 그래서 약 2년 후에 투자비용을 회수할 수 있으며, 장비는 1백년 간 품질을 보증하고 있다. 배전과 송전이 필요 없으며, 비싼 금속성형물 대신 공기와 물의 저온저압을 견디는 플라스틱재질로 장비를 제작할 수 있기 때문이다.

또 히트싱크를 생략한 저온열원열기관인 공기발전기는, 인력 관리가 필요한 ‘전봇대’와 자기장발생 피해가 생겨 거주지로 기피대상인 ‘송전탑’ 없이도 생활에 필요한 에너지를 원하는 만큼 생산할 수 있어 편리할 것으로 예상된다. 공기에너지 전력은 소형 발전기, 승용 및 수송기계, 가정과 기관에서의 가전제품, 공조와 폐기물처리시스템, 사막녹화산업, 다이아 및 나노복합 신소재가공 산업전력을 비롯한 지구상의 모든 전기에너지를 감당할 수 있다.

주 회장은 1kW당 330만 원 대의 제작단가로 필요한 만큼 확장할 수 있고, 이 기술이 더욱 발전한다면 ‘1원/1kwh’도 가능하며 생산한 전기로 이산화탄소를 탄소와 산소로 분해해 지구온난화를 방지할 수도 있다고 예측한다. 더욱이 이 기술의 놀라운 장점은, 현재의 과학기술에 따라 공기/수열발전기로 응용해 생산할 수 있다는 점에 있다. 따라서 물속에서도 구동시킬 수 있는데다 하나의 열원만으로 전기를 생산할 수 있기에 헬륨을 동작유체로 사용할 경우 대기권 밖에 존재하는 열에너지도 쓸 수 있다. 인류는 지구 안의 에너지로 충분히 자급할 수 있을 뿐 아니라, 우주로 나갔을 때 우주공간에서 채집된 에너지로 발전기를 가동시켜 무연료 출발 및 우주공간 에너지 생산을 하는 미래도 기대할 수 있게 된 것이다.

머지않아 ‘원전 대신 공전’의 시대가 올 것이라 장담하는 주 회장은 이 에너지의 원천기술을 이용해 인류의 미래에 기여하며, 산업폐기물을 최소화하고 지속 가능한 그린에너지를 후손들에게 물려주고자 상용화에 최선을 다할 것이라고 전했다.