파도 에너지를 활용해 바다를 ‘녹색’으로 만들기

우리 행성 표면의 대부분은 바다로 뒤덮여 있으며, 바다는 우리가 필요로 하는 산소의 절반을 생성합니다. 이는 바다가 우리의 생존에 얼마나 중요한지를 보여줍니다. 하지만 이것이 전부는 아닙니다.

현재 세계에서 환경 문제가 최우선 과제인 상황에서, 지구에 대한 우리의 발자국을 변화시키려는 노력은 거대하고 강력한 바다까지 확장됩니다. 바로 여기서 파도 에너지를 활용하는 것이 지속 가능성을 달성하는 방법으로 떠오르며, 바다를 위한 더 녹색의 미래를 약속합니다.

바다에서 형성되는 파도는 훌륭하고 깨끗한 에너지 원을 제공합니다. 따뜻한 표면 해수와 차가운 심해수 사이의 온도 차이를 이용함으로써 우리는 막대한 양의 청정 에너지를 생산하고 세계의 전력 수요를 충족시킬 수 있습니다.

게다가 이 파도는 하루 종일, 연중 내내 에너지를 전달하여 전기를 추출할 수 있는 고갈되지 않는 자원을 제공합니다.

미국 에너지 정보청에 따르면, 미국 연안 주변의 파도는 국가 전력의 절반 이상 (약 64%) 를 제공할 수 있습니다. 이는 전 세계 국가들이 파도 에너지 개발에 매진하는 이유입니다. (BSIN )

파도 에너지란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

재생 에너지 원에 대해 이야기할 때, 우리는 모두 태양광과 풍력에 대해 들어봤지만, 파도 에너지는 그다지 알려져 있지 않습니다. 비록 해양에서 가장 큰 에너지 원이 될 잠재력이 있음에도 말이죠. 그렇다면 파도 에너지는 무엇일까요?

파도 에너지는 파도의 움직임을 통해 자연 자원으로부터 수집되는 재생 에너지의 한 형태입니다.

그 작동 원리는 기온 차이로 인해 공기가 더 뜨거운 지역에서 더 차가운 지역으로 이동하면서 바람이 발생하고, 이 바람이 해양 표면을 지나면서 파도를 생성한다는 것입니다. 파도가 발생하면 운동 에너지, 즉 움직임에서 발생하는 에너지가 만들어집니다. 이 움직임을 활용해 터빈을 구동하면 전기를 생산할 수 있습니다.

달의 중력에 의해 형성되고 조수의 상승과 하강을 이용하는 조력 에너지와 달리, 파도 에너지는 표면 물의 위아래 움직임을 이용해 조파를 생성합니다.

태양광 및 풍력과 마찬가지로 파도 에너지는 재생 가능한 에너지 원입니다. 따라서 석유나 석탄과 같은 화석 연료에서 생산되는 에너지의 대안으로 사용할 수 있으며, 화석 연료는 한정되어 있고 유해한 탄소 배출을 일으키므로 파도는 친환경적인 선택이 됩니다.

또한 지열 및 바이오매스와 같은 다른 재생 에너지에 비해 가장 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 파도는 에너지 회복력에 훨씬 높은 잠재력을 제공합니다. 이 풍부한 에너지 원은 사전에 정확하게 예측될 수도 있습니다.

하지만 문제점이 없는 것은 아닙니다. 파도 에너지 역시 태양광이나 풍력과 같은 다른 자연 자원과 마찬가지로, 생성 가능한 에너지 양이 파도의 크기, 높이, 속도, 길이 및 밀도에 따라 달라지는 큰 문제가 있습니다. 게다가 이러한 요소들은 예측이 어려워 문제를 가중시킵니다.

또 다른 도전 과제는 파도 에너지 분야의 개발이 다른 재생 에너지에 비해 크게 뒤처져 있다는 점입니다. 또한 대부분의 파도 에너지 시스템이 작아 대형 구조물에 전력을 공급하기에 부적합하다는 점도 장애물입니다.

게다가 플랜트 건설 및 운영부터 터빈, 케이블 등 인프라 관리까지 전 과정이 비용이 많이 듭니다. 이러한 인프라는 해양 생물에 잠재적으로 해를 끼칠 수도 있습니다. 또한 자연의 힘을 견딜 수 있어야 하므로 비용이 더욱 증가하고, 이로 인해 분야의 발전에 문제가 발생합니다.

하지만 이제 기술이 발전함에 따라 연구자, 전문가, 과학자 및 기업들은 해양에서 파도 에너지를 활용하는 혁신적인 방법을 탐구하고 있습니다. 이 에너지 자원의 잠재력과 상승하는 석유·가스 가격을 고려할 때, 전 세계 국가들은 친환경 정책, 투자, 계약, 자금 지원, 인센티브 및 교육을 통해 해양 에너지 시스템을 개발하고 활용을 장려하고 있습니다.

파도 에너지 활용하기

해양에서 파도 에너지를 활용해 전기로 변환하기 위해 파도 에너지 변환 장치가 사용되며, 제품마다 다양한 접근 방식을 취합니다. 일부 장치는 물 표면 바로 아래에 위치하고, 다른 장치는 해저에 고정되며, 또 다른 방식으로는 좁은 채널을 통해 파도를 밀어 터빈에 동력을 공급하는 방법도 있습니다.

그럼 현재 적용되고 있는 몇 가지 방식을 살펴보겠습니다. 일반적인 파도 에너지 기술 중 하나인 포인트 흡수기는 깊은 물에 배치된 부표나 덕(duck)을 이용해 파도의 움직임을 통해 에너지를 흡수합니다.

한편, 진동 파도 서지 변환기는 진동 플랩을 이용해 에너지를 전달하며 얕은 물에 설치됩니다. 이는 절반 정도 잠긴 상태에서 공기 터빈을 사용해 에너지를 생산하는 진동 수주 변환기와는 다릅니다.

다음으로는 파도 감쇠기가 있는데, 이는 유연한 관절로 연결된 일련의 원통형 섹션으로 구성됩니다. 이러한 장치는 부분적으로 잠수해 파도 방향과 평행하게 배치됩니다. 한편, 오버토핑 또는 “스필오버” 장치는 파도에 수직으로 놓인 경사면을 이용합니다. 이 장치들은 펌프 역할을 하며 터빈에 안정적인 전력을 공급합니다.

이 분야의 발전으로 학계에서는 파도에 머무는 추진 방식(WDP)이라는 새로운 형태를 개발했습니다. 이 방법은 파도에서 더 큰 동력을 얻고 해양 산업의 온실가스 배출을 줄이는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 크랜필드 대학 팀은 고래 꼬리 지느러미 움직임을 간소화한 형태를 선박 전력 시스템에 적용했습니다. 이 기술은 소형 무인 선박 및 하이브리드 추진 시스템에도 활용될 수 있습니다.

해양 부문은 또한 인공지능 (AI)를 활용해 환경을 보호하고 해상 파도 에너지 장치가 항해에 미치는 부정적인 영향을 감소시키고 있습니다. 예를 들어, AI 기반 시스템은 실시간 데이터와 지속적인 해상 항로 감시를 제공하여 해양 운영의 효율성과 안전성을 높입니다.

하지만 이러한 시스템은 시작에 불과합니다. 앞으로 연구, 투자 및 개발이 증가함에 따라 보다 진보된 시스템이 지역 사회뿐만 아니라 대규모 인구의 요구를 충족시키는 대형 무탄소 전력 시스템 구축을 돕는 청정 전력을 제공할 것입니다.

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파도 에너지를 활용하는 최고의 기업들

여러 기업이 해양에서 파도 에너지를 활용하는 솔루션을 개발하고 있습니다. 이제 가장 눈에 띄는 기업들과 그들의 기술을 살펴보겠습니다:

#1. Ocean Power Technologies, Inc. (OPTT)

1984년에 설립된 이 미국 기반 상장 기업은 해양 전력 및 해양 통신 제품을 전문으로 합니다. PowerBuoy와 Wave Adaptive Modular Vessel (WAM-V) — 자율 운항 차량 — 등 특허 기술을 활용하여 해양 데이터 수집 및 보고에 뛰어납니다.

현재 이 회사의 시가총액은 2,087만 5천 달러이며, 주가는 0.355달러로 올해 21% 이상 하락했습니다. 재무적으로는 최근 12개월(TTM) 매출이 328만 달러이며, EPS(TTM)는 -0.49, P/E 비율(TTM)은 -0.73을 보고했습니다.

특히 이 회사는 파도 에너지 변환기 분야에서 특허 출원 수가 가장 많습니다. 미국 국토안보부 연구개발 부서인 HS-S&T와 해양 영역 인식 센서(MDA-S) 개발을 협력하고 있습니다. 2023년 11월 인터뷰에서 CEO Philipp Stratmann은 2025년까지 Ocean Power의 수익성 잠재력에 대한 확신을 표명하며 매출 성장에 대한 의지를 강조했습니다.

#2. AW-Energy

이 핀란드 파도 에너지 기업은 2002년에 설립되었으며 총 2,840만 달러를 모금했습니다. 해양 파도 에너지를 활용하기 위해 AW-Energy는 WaveRoller라는 특허 시스템을 개발했으며, 잠수된 패널이 파도의 움직임에 따라 앞뒤로 움직이며 전기를 생산합니다.

WaveRoller 장치는 연안 지역에서 작동하며 조수 조건에 따라 주로 잠수해 있습니다. 각 장치는 350kW에서 1000kW 사이의 출력 등급을 가지고 있으며, 생성된 전력을 해저 케이블을 통해 전력망으로 전달합니다.

최근 이 회사는 나미비아의 1,300km에 달하는 해안선에서 에너지를 추출하기 위해 Kaoko Green Energy Solutions와 양해각서(MoU)를 체결했으며, 이 해안선은 ‘최적의 수심과 파도로 유명합니다.’ 파일럿 프로젝트는 100만 달러 이하의 비용으로 추정되며, 5대의 WaveRoller-X 장치를 배치해 지역 사회에 청정하고 저렴한 에너지를 제공할 예정입니다. 또한 AW-Energy는 올해 Halliburton Labs 청정 에너지 가속기 프로그램에 최초로 참여한 파도 에너지 기술 개발업체입니다.

#3. CorPower Ocean

2009년에 설립된 CorPower Ocean은 스웨덴의 파도 에너지 기업으로, 혁신적인 파도 에너지 기술 상용화를 위해 4,070만 달러를 모금했습니다. 회사의 특허 시스템인 Wave Energy Converter (WEC)는 해양 파도와 함께 흔들리는 부양 장치를 사용해 전기를 생산합니다.

“일관되고 보완적인 생산 프로파일을 통해 파도 에너지는 풍력과 태양광의 공백을 메우고, 완전히 재생 에너지로 구동되는 미래에 안정성을 제공합니다.”

– CorPower Ocean CEO Patrik Möller가 말했습니다

그는 또한 이 에너지가 “우리의 화석 연료 의존을 끝내는 데 도움이 될 수 있다”라고 덧붙였습니다.

지난달, 회사는 포르투갈에 C4 파도 에너지 장치를 설치했으며, 최대 18미터 파도의 ‘레드 알림’을 견뎌냈습니다. 300kW 출력 등급을 가진 C4 장치는 CorPower Ocean의 “독특한 폭풍 생존 모드”와 고급 위상 제어 기술 덕분에 최근 몇 달 동안 많은 폭풍을 견뎌냈습니다. 또한 회사는 AltaSea와 양해각서(MoU)를 체결해 로스앤젤레스 항구에 파도 에너지를 배치할 예정입니다. 이는 미국이 새로운 재생 에너지원을 촉진하고 캘리포니아가 파도 에너지 배치를 위한 법안을 통과시킨 시점과 맞물립니다.

#4. Marine Power Systems

이 영국 기반 파도 에너지 변환 시스템 제공업체는 DualSub(풍력과 파도를 모두 이용해 전력을 생산), WindSub(부유식 풍력 발전기), WaveSub(파도 전력 생산) 등 여러 제품을 제공합니다. 1년 전, MPS는 Simply Blue Group과 협력해 60~100미터 깊이의 부유 플랫폼에 여러 풍력 터빈을 설치해 100MW를 공급했습니다.

몇 달 전, Marine Power Systems(MPS)는 Baker Hughes (BKR ) 와 파트너십을 맺어 지원 해저 시스템을 제공했습니다. 그 이전에는 Plataforma Oceánica de Canarias(PLOCAN)와 협력해 그란 카나리아 남동 해안에 부유식 해상 풍력 시스템인 PelaFlex를 배치했습니다.

MPS CEO Gareth Stockman에 따르면, 회사의 유연한 부유식 해상 풍력 플랫폼 기술은 분산 물류 모델을 통해 현지 콘텐츠 전달을 최적화하도록 설계되었습니다. 이는 비용을 최소화하고 현지 경제적 이익을 극대화하며 산업 규모 농장 개발을 가속화하는 데 도움이 됩니다.

#5. Carnegie Clean Energy Limited (CCE)

이 호주 기반 상장 기업은 파도 에너지뿐만 아니라 태양광 및 에너지 저장 프로젝트 개발에 주력하고 있습니다. Carnegie는 또한 AI와 전기 기계의 최신 기술을 활용해 파도 에너지 수집 장치를 제어하고 전기를 생산합니다.

Carnegie의 주가는 현재 AUD 0.05이며, 지난 1년간 47% 하락했습니다. 시가총액은 1,627만 달러, 기업가치는 1,438만 달러이며, 현재 trailing P/E 비율은 10.53입니다.

회사 제품에 관해 말하자면, CETO라는 잠수형 포인트 흡수기형 파도 에너지 기술에 집중하고 있습니다. 이 특허 기술의 잠수 부표는 펌프와 연결되어 고압 물을 육상 터빈으로 전달해 전기를 생산합니다. 올해 회사는 유럽에 CETO 파도 에너지 기술을 배치하기 위해 수백만 달러 규모의 계약을 체결했으며, 2025년까지 가동될 예정입니다.

#6. Eco Wave Power (WAVE)

또 다른 상장 기업인 스웨덴 기반 Eco Wave Power는 해양 파도로부터 청정 전기를 생산하는 기술을 개발합니다. 이 재생 에너지 기업의 제품은 부표의 상승 및 하강에 반응하는 자동 제어 시스템을 갖추고 있습니다.

2023년 3분기 동안 Eco Wave Power는 자파 항구에 있는 EWP EDF One 프로젝트를 국가 전력망에 성공적으로 연결했으며, 로스앤젤레스 항구에 최초 미국 기반 프로젝트를 설치하고, 포르투 시에서 최초 메가와트(MW) 허가를 받았으며, 183만 달러의 보조금을 수령했다고 보고했습니다.

연도 첫 9개월 동안 회사는 매출 27,000달러와 순재무수익 802,000달러를 보고했습니다. 이 기간 동안 운영 비용은 190만 달러였으며, 순손실은 1,052,000달러였습니다. 또한 현금 및 현금성 자산은 370만 달러, 단기 은행 예금은 510만 달러로 마감했습니다. 현재 주가는 1.62달러이며, 45.57% 하락했으며, 2023년 6월 말에 52주 최저가인 1.43달러, 2022년 12월에 52주 최고가인 4.79달러를 기록했습니다.

#7. Oscilla Power

이 미국 기반 파도 에너지 변환 장치는 1MW Triton 파도 에너지 변환기의 1:6 축소 모델 건설을 시작했으며, 이는 Oscilla의 유틸리티 규모 시스템의 위험을 크게 낮출 것입니다. 회사에 따르면, 이 단계는 “저탄소 미래”를 향한 큰 발걸음이라고 합니다. Oscilla Power의 Triton-C는 커뮤니티 규모의 원형 100kW 등급 파도 에너지 변환기로, 하와이에서 성공적으로 테스트되었습니다.

마무리 생각

우리의 바다는 광활하며 아직 활용되지 않은 청정하고 신뢰할 수 있는 에너지 원을 제공합니다. 이 에너지 원의 막대한 잠재력과 화석 연료 부족은 파도 에너지 활용의 필요성을 촉진합니다. 이 에너지 원을 완전히 활용하기 위해서는 여러 도전을 극복해야 하지만, 파도 에너지는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 보다 지속 가능한 미래로 나아가면서, 파도 에너지는 우리 세계에 전력을 공급하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

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