재생에너지 - (소)수력 발전

요즘 재생에너지에 대한 관심이 생겼다. 별다른 이유가 있기 보다는 이런저런 공상의 소재가 되었기 때문이다. 가끔 이론적으로는 불가능하지만 영구동력처럼 무한히 에너지를 만들 수 있는 방법은 없는지, 이리저리 고안을 해보는 것이 재밌다. 그런데 생각해본 이런저런 방법들은 대부분 구글링을 해보니 거진 이미 고안된 것들이었다. 이미 있을지 모르지만 몇가지 생각들을 정리해본다. (그림실력이 꽝 주의)

강물 유속-1

강물의 유속을 빠르게 할 수 있다면 한강처럼 서서히 흐르는 큰강을 이용, 효과적인 수력발전을 할 수 있지 않을까 생각했다. 물론 이 방법은 충분히 이미 있을 수 있거나, 경제적으로 타당성이 없을 수 있다. 혹은 환경적으로 문제가 있을 수 있다. 다만 그냥 생각해본 것이다.

그림처럼 강을 비스듬히 가로지르는 벽(검은색 막대기)을 세우다면 한쪽 끝의 유속은 상당히 빨라질 것으로 생각된다. 그 곳에 발전기 터빈(그림내 별모양)을 설치한다면 효율 높은 발전소를 만들 수 있지 않을까?

강물유속-2

한강의 많은 다리의 기둥을 이용하는 방법인데, 대강 아는 베르누이 효과를 이용한 것이다. 물론 이 또한 검증된 바가 없다. 또한 교각의 안전성 문제를 야기할 수도 있다. 그러나 생각은 생각일 뿐이니...

그림처럼 교각을 비행기 날개처럼 곡선을 그린다면 유속의 흐름을 빠르게 할 수 있고 최적의 장소에 발전기 터빈(그림내 별모양)을 설치하면 된다.

터빈의 날개 모양

구글링을 해보니 터빈 대부분은 스크류 방식이거나 물레방아 방식이었다. 물레방아 방식은 세로로 사용되는 경우가 많은데, 날개 모양을 조정하면 가로로 눕혀서 다양하게 응용되지 않을까 생각한다.

위의 그림처럼 물레방아를 눕히면 전혀 회전운동을 얻을 수 없다. 그러나 다음 그림을 보면...

그림처럼 날개가 물흐름에 따라 펼쳐지거나 접혀질 수 있다면 물레방아 방식을 눕혀서 사용할 수 있다. 이 방식은 물레방아를 크게 만들어서 사용할 수 있는데, 특히 저속으로 흐르지만 큰 강물에 적합할 것으로 생각된다. 왜냐면 큰 강은 많은 운동에너지가 있지만 저속으로 흐르는 단점이 있다고 본다. 만약 커다란 물레방아를 만들어 돌릴 수 있다면 물레방아는 천천히 돌지만 에너지가 크기 때문에 기어등을 이용 고속의 회전 운동을 얻을 수 있다.

또한 이 방식은 바다의 파도를 이용한 발전에도 응용 가능하다고 본다. 해변가에서 파도에 의한 물 흐름은 매번 바뀌는데, 이 터빈은 물 흐름이 어떤 방향으로 흐르더라도 한 쪽 방향으로만 회전된다. 구체적인 생각이 아직 없지만, 나름 괜찮지 않을까 한다.

마치며

이런저런 생각들이 많이 있고, 실제 만들어 보고 싶은 생각도 들고, 무엇보다도 대강 맞는지 틀리는지 계산해 볼 수 있으면 좋겠다. 그러나 불행히 유체역학 등은 아는 바가 없다.