원자력 발전소를 없애는 가장 실용적인 방법

테트라포드(tetrapod)라 불리는 별 모양의 콘크리트 구조물은 파도의 끊임없는 타격으로부터 해안선이 침식되는 것을 막기 위해 사용된다. 최근 오키나와 과학기술연구소 (OIST)의 프로젝트는 파도의 에너지를 흐트리는 임무 뿐 아니라 오히려 이 에너지를 얻어 활용하는 것도 연구 중이다. 이를 위해 테트라포드 옆에 나란히 설치하는 터빈을 소개했다.

파도의 연속적인 충돌은 기본적으로 무한한 양의 에너지를 의미한다. 현재 활용할 수 있는 기법에는 다음과 같은 것들이 포함된다. 360도 회전 플로트 메커니즘을 사용하는 하와이의 아주라(Azura), 파도와 함께 올라갔다 떨어지는 지브롤터의 부두 연결 부표 시스템 같은 것이 있으며, UC 버클리에서 제안된 시스템은 해저에 카펫을 설치하여 에너지를 흡수하기도 한다. 파도에 의해 옮겨지는 공기로부터 에너지를 끌어내는 호주에서 개발중인 '인공 블로우 홀'도 있다.

OIST 시스템은 파도 에너지를 모을 뿐만 아니라 테트라포드와 함께 사용되어 일본 해안에 미치는 파도의 영향을 줄이기 위해 설계되었다. 터빈은 파도가 부서지는 곳에서 생성되는 물의 빠른 제트 흐름을 이용하기 위해 테트라포드 앞이나 산호초와 같은 자연 구조물 주변에 바로 배치된다. 이러한 파도 에너지 변환기 (WEC) 터빈은 계류용 케이블로 해저에 고정되어 파도가 강하게 휩쓰는 수면 바로 위에 설치된다. 각 터빈에는 지름 70cm의 5개 블레이드가 있고 세라믹으로 싸인 영구자석 발전기는 해수로부터 손상되지 않도록 보호된다. 생성된 전기에너지는 지지대의 케이블을 통해 채널로 전달되고 전기 수요처로 공급되도록 육지로 전달된다.

회전하는 블레이드가 생물체 등에 위험요소를 안고 있다고 생각할 수도 있지만 연구팀은 해양 환경 및 터빈 자체의 손상을 막기 위해 몇 가지 예방 조치가 있다고 밝혔다. 블레이드의 회전 속도는 조심스럽게 계산되어 모든 해양생물들이 행여 마주치더라도 빠져나올 수 있다. 거친 파도나 태풍과 같은 극한 상황에서 터빈을 보호하기 위해 팀은 돌고래 지느러미처럼 블레이드를 유연하게 만들어 응력을 풀어낼 수 있게 했다. 지지 구조물은 마치 꽃 줄기처럼 압력을 받으면 구부려지도록 설계되었다.

연구팀에 따르면, 터빈은 약 10년의 작동 수명을 가지고 있으며, 유지 및 보수는 테트라포드를 관리하는 관리팀에 의해 수행될 수 있다고 밝혔다. 각 터빈이 생산할 수 있는 에너지의 양에 대해 자세히 밝히지는 않았지만 넓은 지역에서 터빈이 생산하는 양을 대략적으로 예측할 수 있다.

"놀랍게도 일본 본토 해변의 약 30%가 테트라포드와 파도 차단기로 덮여 있습니다. 일본 본토 해변의 단지 1 %만 활용해도 10기가와트의 에너지를 생산할 수 있는데 이는 원자력 발전소 10기 분에 해당합니다.” 수석 연구원인 쓰모루 신다케(Tsumoru Shintake) 교수의 말이다. 이 프로젝트의 다음 단계는 블레이드 직경이 35cm인 절반 규모의 모델 터빈 2기를 설치하여 LED로 기술을 시연하는 것이다.