- GIST, 국내 풍력 분야 첫 호라이즌 유럽 선정, 발전량 2% 향상 목표

김태성 GIST 기계로봇공학과 교수가 호라이즌 유럽 옵팀아이스 컨소시엄 구성도 앞에서 포즈를 취하고 있다.[GIST 제공]
김태성 GIST 기계로봇공학과 교수가 호라이즌 유럽 옵팀아이스 컨소시엄 구성도 앞에서 포즈를 취하고 있다.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 겨울 강추위에 풍력발전기 날개가 얼어붙어 발전량이 줄거나 가동이 중단되는 문제를 해결하기 위해 국내 연구진이 유럽과 공동연구에 나선다.

광주과학기술원(GIST)은 기계로봇공학과 김태성 교수 연구팀이 유럽연합(EU)의 대형 연구혁신 프로그램인 ‘호라이즌 유럽(Horizon Europe)’ 과제에 선정됐다고 9일 밝혔다. 국내 연구진이 풍력 연구 분야에서 호라이즌 유럽 과제에 선정된 것은 이번이 처음이다.

이번에 선정된 과제는 ‘옵팀아이스(OptimICE)’로 총연구비 520만 유로(약 78억원), 연구기간 42개월 규모다. 영국 켄트대학교가 주관하며 GIST를 비롯해 세계 최대 풍력터빈 제조사인 덴마크 베스타스, 덴마크공과대학교(DTU), 핀란드 기술연구센터(VTT) 등 8개국 14개 기관이 참여한다.

GIST 연구팀이 참여한 과제 제안서는 호라이즌 유럽 심사에서 15점 만점을 받으며 기술적 혁신성과 산업적 활용 가능성을 인정받았다.

풍력발전기의 겨울철 결빙 문제는 세계 풍력산업의 주요 난제로 꼽힌다. 전 세계 육상 풍력발전 설비의 약 25%인 300기가와트(GW)가 추운 지역에서 운영되고 있다. 이들 발전기는 날개 표면에 얼음이 쌓이는 ‘착빙’ 현상으로 발전 효율이 떨어지고 심할 경우 가동까지 중단된다.

GIST 연구팀은 이번 국제공동연구에서 핵심 분야인 ‘수치해석 모델 개발 및 벤치마킹’을 총괄한다.

연구팀은 풍력발전기 날개에 얼음이 쌓이면서 표면이 거칠어지고 공기 흐름이 달라지는 현상을 컴퓨터 시뮬레이션으로 재현한다. 이를 통해 얼음이 발전량에 미치는 영향을 정밀하게 예측할 계획이다.

또한 날개를 가열해 얼음을 제거하는 과정에서 얼음이 녹거나 다시 어는 현상까지 분석한다. 개발된 기술은 실제 풍력단지 운영 데이터와 결빙풍동 실험을 통해 검증하고, 베스타스의 풍력터빈 해석 모델 개선에도 활용된다.

연구진은 AI와 기상·센서 데이터를 결합해 결빙 발생 가능성을 사전에 예측하고, 필요한 시점에만 가열장치를 작동시키는 지능형 제어 기술도 개발할 예정이다.

연구가 성공적으로 마무리되면 겨울철 풍력발전기 가동 중단 시간을 연간 100~150시간 줄이고, 연간 발전량을 2% 이상 높일 수 있을 것으로 기대된다. 결빙 관련 점검 시간도 15% 이상 단축하는 것이 목표다.

김태성 교수는 “세계적인 연구기관 및 기업과 협력해 풍력발전기의 착빙 난제를 해결하고, 국내 풍력산업의 경쟁력을 높이는 데 핵심적인 역할을 하겠다”고 말했다.


nbgkoo@heraldcorp.com