미국 중부와 남부는 매년 발생하는 강력한 토네이도로 인해 큰 피해를 입곤 한다. 불과 얼마 전에도 앨라배마 텍사스 등의 지역에 최대시속이 130km에 달하는 토네이도 수 개가 발생해 인명과 재산 피해를 야기하기도 했다. 이들 지역에 천둥과 번개, 폭우를 동반한 토네이도가 이처럼 자주 발생하는 까닭은 공기가 가진 열에너지의 차이 때문이다. 멕시코 만에서 강한 열에너지를 축적한 습한 공기가 극지방에서 내려온 차갑고 건조한 공기와 충돌하며 발생하는 폭발적인 위치 교환 현상이 토네이도가 가진 파괴력의 근원인 것이다. 그런데 최근 인류가 오랫동안 두려워하고 경원시해 온 자연의 힘을 오히려 우리에게 유익한 에너지원으로 전환하려는 이가 있다. 바로 ㈜엔오엔그리드의 주남식 회장이다.
공기가 가진 힘, 인류와 환경을 위한 전기에너지가 되다
자연이 갖고 있는 에너지를 어떻게 효율적으로 활용하는가는 인류의 오랜 고민이었다. 불이나 물, 바람을 직접적으로 활용하던 단계에서, 이로 인한 운동에너지를 기계장치의 물리적 에너지로 전달하는 ‘산업’의 단계, 그리고 이를 전기에너지로 전환하여 저장하고 활용하는 ‘발전’의 단계에 이르기까지 인류 문명의 발전사는 자연의 힘을 빌리지 않은 것이 없다. 다만, 그 에너지원을 획득하는 방법 또는 에너지원의 전환비율에 있어 한계가 있었던 것 또한 사실이다. 오랜 에너지원이었던 화석연료는 고갈되고 있고, 수력과 풍력은 그 설치 장소가 극히 제한적이며, 원자력은 높은 위험성을 가지고 있다는 문제가 있다.
사람들이 지금껏 생각지 못했던 에너지원인 ‘공기’ 그 자체가 가진 열을 추출해 전기에너지로 만드는 발상을 떠올리고, 이를 실제 활용 가능한 기술로써 구현한 인물이 바로 ㈜엔오엔그리드의 주남식 회장이다. 그가 개발한 세계 최초의 공기발전기 기술은 공기의 기압차로 인한 대류 현상, 즉 ‘토네이도’의 발생 원리를 발전시스템에 접목한 것이다. 초저압의 진공상태가 된 공간에 순간적으로 공기가 유입되면서 발생하는 대류현상의 힘으로 터빈을 돌려 전기에너지를 생산하며, 냉각시스템을 통해 공기를 다시 순환, 지속적인 진공상태를 유지함으로써 기존 발전시스템보다 훨씬 적은 에너지만으로도 많은 잉여에너지를 생산할 수 있다는 것이다.
부산대 법대 출신으로 과학발명에 관심을 가진 뒤, 30년 넘는 연구 끝에 ‘공기발전기(초공동 수열발전기)’를 발명한 주남식 회장은 이 기술을 통해 기존보다 적은 면적에서, 적은 비용만으로도 많은 전기를 생산할 수 있을 뿐 아니라, 화력과 원자력발전처럼 환경에 위협적인 온실가스와 방사성폐기물 등이 발생하지 않고, 풍력과 태양광처럼 설치지역과 기후의 영향을 받지도 않는 신재생에너지 시스템을 구축할 수 있다고 설명했다. 그는 “인류의 에너지 사용량은 세대를 거듭할수록 기하급수적으로 증가해왔지만, 이는 태양으로부터 지구 대기권에 전달되는 에너지의 1/63,500에 불과합니다. 무한히 활용할 수 있는 에너지원을 통해 보다 효율적인 에너지 생산이 가능하며, 자원이 부족한 우리나라에 더없이 적합한 미래에너지대책이 되리라 생각합니다”라고 밝혔다.
초경량·초경제성의 혁신적 발전시스템, 산업 전반의 변화 초래할 것
‘공기발전기’의 가장 뚜렷한 특징 중 하나는 현장성이다. 이들의 사명인 ‘엔오엔그리드’가 ‘Non-Grid(전력망이 필요치 않은)’에서 가져왔다는 사실이 이러한 특성을 잘 보여준다. 기존 시스템의 경우 송배전 과정에서 손실되는 에너지량이 해당 분야 선진국의 경우에도 무려 8~13%에 달한다고 한다. 하지만 공기발전기는 해당지역에서 즉시 전기를 생산해 공급할 수 있어 손실률을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 냉각 과정에서 생성되는 부산물인 ‘물’을 냉각수나 냉매 등의 목적으로 사용한 뒤 일반 물처럼 재활용하는 것도 가능하다고 한다. 이러한 특징은 전력과 수분공급이 동시에 필요한 사막개조와 녹화사업에 최적화되어 있다는 점에서 높은 관심을 받고 있기도 하다. 또한, 기존 시설 대비 가성비 높은 발전원가를 갖고 있다는 점도 주목할 만하다. 공기발전시설의 생산비용은 태양광발전의 1/20, 풍력발전의 1/30에 불과하며, 만약 3kw의 전기를 30년 동안 사용한다고 계산했을 때, 한전의 경우 5천만 원 이상, 풍력발전 8천만 원, 태양광 1억5천만 원에 달하지만 공기발전기는 990만 원으로 압도적인 발전효율을 자랑하는 것이다. 공기발전기의 판매단가는 1kw가 330만원이며 1,000kw는 33억원이다. 납기는 90일만에 가능하고 품질보증 기간은 무려 100년이다.
이러한 우수성을 인정받은 주남식 회장은 국가핵융합연구소와 함께 2019년도 알키미스트프로젝트의 에너지 분야 신규지원과제에 도전한 바 있으며, 지난해 10월에는 정통부가 주최하고 한전이 주관하는 ‘Energy×Security 해커톤’ 프로젝트에 [공기의 열에너지를 활용하는 초분산 전력시스템구축]이라는 주제로 참가해 산업통상자원부 장관상을 수상하기도 했다. 이에 대해 주 회장은 “공기발전기는 기존 발전시스템의 대체 뿐 아니라, 수송수단의 혁신이나 가전제품의 새로운 가능성을 제시할 수 있습니다. 또한, 폐수나 쓰레기 처리, 사막 녹화 등의 환경 사업과 다이아몬드 제조, 나노복합소재 제조 등의 신소재산업에서도 뛰어난 활용성을 갖고 있습니다. 최근 세계에서도 유례없는 공기발전기 기술에 많은 관심이 집중되고 있습니다. 저희는 이 기술이 대한민국의 신재생에너지 기술은 물론, 전반적인 산업 수준을 세계 최고로 끌어올리는 기틀이 되리라 기대하고 있습니다”라고 자신감을 드러냈다. 이들이 펼쳐나갈 대한민국 에너지의 미래가 우리에게 어떤 모습으로 다가오게 될지 지켜보아야 할 때다.
