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[보도자료] 자연을 생각하는 기술, 자립형 에너지 시스템 구축할 것

1903년 12월 17일, 미국 노스 캐롤라이나 주에서 라이트 형제를 태운 최초의 동력 비행기 플라이어 1호가 약 12초의 시간 동안 36m 거리의 비행에 성공했다. 그들의 3년에 걸친 비행기 연구와 개발 및 시행착오는 인류의 숙원이었던 하늘을 난다는 꿈을 이루어냈다. 부산대학교 사회환경시스템공학과 권순철 교수의 연구는 라이트 형제의 연구와 일맥상통한 모습을 보이고 있다. 권 교수는 끝없는 노력과 시도로 신재생에너지 생산 및 저장 시스템을 개발해 신재생에너지 시장의 새로운 역사를 남기기 위한 연구를 진행 중이다. 라이트 형제의 12초간의 비행처럼 신재생에너지를 위해 한 발자국 다가가고 있는 그의 연구를 들여다보자.최선영 기자 csy@화석연료의 등장은 인류의 삶을 풍족하게 만들었지만 자연 파괴라는 무시무시한 징벌이 따랐다. 지구 온난화로 오존층이 뚫려 인류의 생존 방식에 문제가 제기됐다. 자연은 정복하는 것이 아니라 공존하는 것이다. 부산대학교 권순철 교수는 자연보존과 기술의 발전은 균형을 맞춰야 한다는 연구철학 아래, 공존하는 친환경 에너지 개발에 앞장서고 있다. 그는 '저영향 개발 기법 기반 에너지 융합 시스템 고도화' 연구로 놀라운 결과를 도출하면서 우리 삶을 친환경적으로 살아갈 수 있도록 일조하고 있다. ▲ 권순철 교수 수소연료전지, 자립형 에너지 시스템 만나 날개를 달다부산대학교 사회환경시스템공학과 권수철 교수 연구의 핵심은 LID(Low Impact Development) 요소기술로, 집수된 우수를 재활용하여 신재생에너지 생산 및 저장시스템을 구축하는 것이다. 그는 우수에 정화과정을 거쳐 정수를 제조한 후 전기 물 분해 반응으로 수소를 생산하여 수소연료전지를 구동하는 기술의 완성도를 높이고 있다. 즉 신재생에너지 시스템 중 하나인 자립형 에너지 시스템을 구축하는 것이다.“물이 모이는 곳이라면 스스로 전기를 공급하는 분산형 시스템을 계속 업그레이드하고 있습니다. 도시 곳곳에 있는 물로 전기를 생산한다면 우리나라는 에너지로부터 자유로운 국가로 거듭날 것입니다.”그는 이번 연구를 진행하면서 자립형 에너지 시스템을 활용한 보트를 제작했다. 3m 규모의 보트에 물을 담아 만든 수소로 연료전지 에너지를 생산해 움직일 수 있는 기술을 개발한 것이다. 첫 시도이지만 물의 저항에도 불구하고 바다에서 시속 8~9km를 낼 수 있어 모두를 깜짝 놀라게 했다. 도로를 달리는 자동차 속도로 환산하면 시속 40km에 해당하는 수치다. 권 교수는 이 보트를 기반으로 향후 자동으로 하천이나 바다에서 취수해서 운행 가능한 보트를 만들 계획이다. 또한 바다에서도 안정된 선체를 유지하도록 선박을 설계하고 수소연료전지의 효율성을 높이는 방안도 도출할 예정이다. 보트가 주변의 물만 가지고 자동적으로 전기를 생산하고 GPS 기능을 탑재해 정확한 목표 지점에 도착하는 기술을 테스트하고 있다. 그는 이 연구로 도시 수자원 확보, 일자리 창출, 친환경 에너지원 확보, 국가 경제적 이익확보 효과를 볼 것으로 기대했다. 특히 전력공급이 제한되는 도서산간지역에 자립형 에너지 생산 및 저장시스템을 설치하는 기술을 완성하면 우기 지역인 동남아 지역에 기술을 수출하여 국가 경제적 이익 창출에 기여할 것으로 내다봤다.친환경적 연구 개발로 인류 공존하는 삶 만들 것 최근 소비 트렌드에 민감한 홈쇼핑을 보면 공기청정기가 수시로 판매되고 있다. 텔레비전을 봐도 대기업의 공기청정기 제품 CF는 자주 노출된다. 중국발 미세먼지, 산업화에 의한 대기오염으로부터 가장 빠르며 효율적으로 우리의 건강을 지키는 대안으로 공기청정기를 사용하는 것이다. 소비자는 창문을 열 수 없을 정도로 미세먼지가 심한 날 사용할 수 있는 공기청정기를 원하고 있다. 권순철 교수는 그의 연구의 연장선상으로 공기청정기도 환경오염 없이 사용할 수 있는 기술을 연구하고 있다. 그는 물로 구동하는 에너지 자립형 수소 연료전지 공기청정기를 계획 중이라고 밝혔다. 수전해에서 발생하는 수소는 전력 생산을 위한 연료전지의 원료로 사용하고, 그때 발생하는 산소를 대기로 배출해 실내 산소 농도를 높이면서 가습기를 통해 실내 습도조절이 가능한 에너지자립형 산소 발생 공기청정기 개발을 연구 중이다. 이는 깨끗한 공기와 일정한 습도 유지가 필요한 병원, 도서관, 관공서, 요양시설 등에 꼭 필요한 시설로 기대된다. 그의 연구는 에너지자립형 발전 및 저장 기술의 상용화를 통해 오염물질 제로, 미세먼지 제로인 에너지 시스템 구축에 초점이 맞춰져 있다. 특히, 병원에 설치하는 산소 발생 공기청정기는 환자들의 쾌유에 도움이 되고 건물의 전력 절감을 통한 에너지 절약이 가능할 것으로 보인다.권 교수의 시선은 장애인들의 불편함도 놓치지 않았다. 장애 없는 사회를 만들기 위해 그는 기술봉사를 결심하고 부산대학교 기술지주회사인 ㈜케이워터크래프트를 세워 전동휠체어를 언제 어디서나 편하게 충전하는 기술을 개발하고 있다. 움직임에 제약이 없으면 장애인들은 더욱 적극적으로 취업 등 사회활동에 참여할 수 있다. 그는 장애가 더는 장애가 되지 않는 사회로 변화하고 장애인들과 세상의 풍요로움을 만들고 싶다는 바람을 전했다. 권 교수가 진심으로 바라는 것은 우리 사회가 좋은 생각으로 개발한 기술이 유익하게 쓰이는 여건이 조성되는 것이다. 그의 기술은 신재생에너지 시장이 활짝 열리는 가까운 미래에, 우리나라를 분산형 에너지 시스템의 선두주자로 우뚝 세울 것이다. 대한민국이 에너지 자원 부국이 되고 국민이 행복한 세상을 열기 위한 권순철 교수의 연구는 앞으로도 계속될 것이다. NM  ▲ 부산대학교 권순철 교수는 자립형 에너지 시스템을 활용한 보트를 제작했다 

2020.06.18

[보도자료] "물이 연료... 생수 1병으로 보트 1시간 운행" 시연회 성공

 권순철 교수(사진 왼쪽)가 수소보트 시연을 하는 모습[차근호 기자 촬영](부산=연합뉴스) 차근호 기자 = "물 500㎖만 주입하면 1시간 운항은 거뜬합니다."6일 오후 부산 북구 화명생태공원 요트계류장.권순철(42) 부산대학교 토목공학과 교수가 '워터 보트'의 물탱크 속으로 시중에서 산 생수 한병을 부으며 자신 있게 말했다. 워터보트에 생수를 투입하는 장면[차근호 기자 촬영] '워터보트'는 권 교수가 개발 중인 보트 이름이다.이날 요트계류장에서는 이 보트 시제품의 첫 시연 모습이 공개됐다.워터보트는 말 그대로 '물'을 연료로 하는 배다.구동원리는 주입한 물(H20)을 '수전해시스템'으로 수소(H2)와 산소(02)로 분해한 뒤 수소를 포집하고, 다시 수소를 수소연료전지 기술을 이용해 대기 중 산소와 결합시켜 전기를 생산해 모터를 돌리는 방식이다.설명은 간단하지만, 여기에는 각각 세계 최초, 국내 최초라는 타이틀이 붙는 기술이 2개가 들어간다.권 교수는 "수전해시스템을 사용해 수소를 만들어 동력을 얻는 시도는 세계 최초이고, 수소를 다시 합치는 과정에서 생산되는 전기를 사용하는 수소연료전지를 선박에 이용하는 것은 국내 첫 시도"라고 말했다.선박을 운항하고 남은 전기는 별도의 에너지 저장장치에 저장돼 추후 이용되기도 한다.최초로 수전해시스템을 가동할 때 필요한 전력도 외부에서 별도로 주입할 필요 없이 보트 갑판 위에 태양광 패널을 통해 얻도록 하고 있다.권 교수는 "맑은 날이면 100W짜리 태양광 패널로 5분만 전력을 모아도 수전해시스템을 가동하는 것이 가능하다"고 말했다.갑판에 설치된 태양광 패널[차근호 기자 촬영] 이날 시연회에 등장한 워터보트는 세로 3m, 가로 1.5m 크기에 총 중량 100㎏으로 1마력짜리 모터를 부착했다.현 단계 기술로는 500㎖ 물로 300W의 전력을 생산할 수 있는데 해당 전력이면 워터 보트를 1시간 조금 넘게 움직일 수 있다.권 교수는 이날 제자들과 함께 워터 보트를 낙동강에 띄우고 20여분 이상 운행하는 모습을 보였다.당초 낙동강을 횡단해 건너갈 생각이었지만 이날 비가 온 탓에 안전을 위해 강변을 따라 움직이며 시연했다.권 교수가 수소보트를 시연하는 장면[차근호 기자 촬영]권 교수는 "실험실에서 시험할 때보다 훨씬 더 잘 나가고, 최대 시속 8㎞까지는 운행할 수 있는 것을 확인했다"면서 "모터 소음이 없고 탄소를 배출하지 않아 친환경적인 것도 강점"이라고 설명했다.권 교수는 점차 배의 성능을 높여 나갈 계획이다.가장 중요한 것은 에너지 생산효율을 높이는 것.권 교수는 "300t짜리 어업지도선 정도는 끌 수 있도록 에너지 생산효율을 끌어올릴 것"이라면서 "2단계에는 300KW 전력을 생산할 예정이라 큰 배 하나는 끌 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.2단계 개발 때는 지금처럼 생수를 주입하지 않고 강물이나 바닷물을 취수해 사용하는 장비를 설치할 계획이다.또 리모컨으로 배를 조정하고 자동항법 장비를 부착해 스스로 운항할 수 있도록 할 계획이다.권 교수는 "이런 부분은 다른 기술에 비교해 어렵지 않다"면서 "에너지 효율을 높이는 작업이 되면 섬 지역에 에너지자립형 워터 스테이션을 만드는 것도 가능할 것으로 본다"라고 전했다. 시제품 시연하는 권 교수(사진 왼쪽)[차근호 기자 촬영] 권 교수는 워터 보트가 해양조사 분야나 재난 상황에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 본다.권 교수는 "쓰나미의 경우 한번 밀고 들어오면 1초에 170∼200m의 속도로 들어와 대피할 때 10초 정도의 시간밖에 없다"면서 "하지만 워터보트가 50㎞ 떨어진 해안에서 계속 움직이면서 이런 상황을 항상 모니터링하고 알린다면 시민들이 충분히 대피할 수 있을 것으로 본다"고 말했다.이날 기술시연을 지켜본 박용안 한국해양수산개발원 연구위원은 "기술개발의 진행에 따라 지역경제의 혁신성장, 일자리 창출에도 도움이 되고 잠수함 관련 국방산업, 무인선박 기술 등에도 활용될 수 있을 것으로 보인다"고 말했다.  youtube 링크https://www.youtube.com/watch?v=vBHbRugDM4o  

2020.06.18

[보도자료] ‘친환경 에너지 시스템 연구 분야를 선도하다’

‘물’을 연료로 움직이는 ‘워터보트’ 개발로 학계 이목 집중[한국미디어뉴스통신=박주환 기자] 현대사회에서 에너지는 한 사회의 삶의 수준을 결정할 뿐만 아니라 국가 경쟁력과 안보에 막대한 영향을 미치고 있다. 하지만 석유자원의 고갈과 유가상승으로 인해 에너지 수급 및 비용이 불안정해지는 상황에서 뚜렷한 대체에너지원마저 나오지 않아 전 세계적으로 위기감이 고조되고 있는 실정이다. 따라서 앞으로 다가올 에너지 고갈에 대비해 90% 이상의 에너지를 수입에 의존하고 있는 에너지 자원빈국인 우리나라의 현실을 극복하기 위한 친환경 고효율 에너지 시스템의 개발은 필연적인 상황이다.권순철 교수부산대학교 사회환경시스템공학과의 권순철 교수가 자연보존과 과학기술이 공존하는 친환경 에너지 개발에 앞장서며 새로운 미래 가치를 창조해 나가는 데 일조하고 있다. 최근 핵심 기술인 LID 기법(Low Impact Development, 저영향 개발기법)을 활용하여 전기 물분해 반응을 통해 수소를 생산하고, 수소연료전지를 구동하는 기술력을 선보인 권 교수는 자립형 에너지 시스템의 수립을 통해 보다 진보된 신재생 에너지 시스템을 구축해 가고 있다. 이는 LID 기법으로 집수된 우수를 재활용하여 신재생 에너지 생산 및 저장시스템을 구축하는 기술로써, 우수의 정화과정을 거쳐 정수를 제조한 후 전기 물 분해 반응으로 수소를 생산하고 수소연료전지를 구동해 건물 내 에너지원으로 사용하는 신재생 에너지 시스템 구축을 목표로 하고 있다. 또한, 시설 내 에너지저장시스템을 구축하여 생산된 전력을 저장하고 지속적으로 사용할 수 있는 자립형 에너지 시스템을 구축하는 목표가 있는데, 이는 기존의 중앙집중형과 달리 전기를 공급해주는 곳에 문제가 발생하여도 스스로 전기를 공급할 수 있는 분산형 시스템이기 때문에 비상시 사용 가능하고, 에너지의 원천이 물이기 때문에 친환경적이라는 장점이 있다.권순철 교수는 “저영향 개발기법을 바탕으로 한 수자원 및 에너지 기술 융합을 통해 기후변화 대응, 녹색공간 확보 및 지역 환경개선, 녹색 일자리 창출 및 경제 활성화 등 사회·경제·산업적 효과를 기대할 수 있게 되었으며 특히 도심에 에너지를 분산 및 저장할 수 있어 자립형 에너지 공급 시스템을 구축하는데 의의가 있다. 지속적으로 연구에 매진하여 물순환 도시조성을 위한 GI & LID를 활용, 저영향 개발기법 기반 신재생 에너지 시스템의 산업화를 위한 초석을 마련하고자 한다.”고 강조했다.권순철 교수는 얼마 전 세계 최초로 물을 수소로 분해하고 다시 합치는 과정에서 발생하는 전기를 이용한 ‘워터보트’를 개발해 학계의 시선을 집중시켰다. 워터보트는 말 그대로 ‘물’을 연료로 하는 배다. 구동원리는 주입한 물(H20)을 ‘수전해 시스템’을 이용하여 수소(H2)와 산소(02)로 분해한 뒤 포집된 수소를 수소연료전지 기술을 이용해 대기 중 산소와 결합시켜 전기를 생산해 모터를 돌리는 방식이다. 연료전지 구동을 통해 생산된 에너지의 일부는 보트의 엔진을 구동시키는데 사용되며, 남은 에너지는 배터리에 저장하는 방식을 사용하고 있기 때문에 워터보트는 외부로부터의 에너지 공급이 제한되는 환경에서도 구동이 가능하다.실제로 지난 해 12월, 권 교수는 제자들과 함께 낙동강에서 작은 배(길이 3m 폭 1.5m 무게 100kg의 1마력짜리 모터 장착)를 500㎖의 생수 한 병으로 1시간 동안 운행하는데 성공하며 본격적인 수소시대로의 서막을 열었다. 수전해시스템으로 수소를 생산하여 동력을 얻는 시도는 세계 최초이며, 수소를 재합성하는 과정에서 생산되는 전기를 사용하는 수소연료전지를 선박에 이용한하는 것은 국내 최초의 시도다. 권 교수는 “현재까지 워터보트는 Lab-scale 단계의 연구를 마친 상태로 정수된 물 500mL로 성인 남성 2명이 탑승하여 최대속도 8km/h 정도로 1시간 이상 운항이 가능하다.”며 “Bench-scale 단계의 차후 연구를 통해 30km/h 이상의 속도를 낼 수 있도록 성능을 향상시키는 것을 목표로 개발을 진행하고 있다.”고 강조했다.한편 권순철 교수는 조직적이고 체계적인 기술력 확보를 위해 부산대 기술지주회사인 케이워터크레프트(www.kwatercraft.com)를 설립했다. 케이워터크레프트는 수전해 기반 에너지 저장 솔루션 기술을 보유한 회사로, 세계 최초로 물로 구동하는 에너지 자립형 수소보트인 ‘워터보트’를 개발하였으며, 물을 전기분해할 때 발생하는 산소와 수소를 이용한 복합 집진/ 흡착 필터 방식의 산소발생 공기청정기인 ‘워터에어’도 개발하였다. 또한, 장애인들이 움직임에 제약없이 편리하게 이동할 수 있도록 수전해 기반 에너지 생산저장 시스템을 이용한 ‘워터체어’라는 전동휠체어도 개발했다. 지난 8월에는 해운대구와 ‘친환경 에너지 협력강화를 위한 업무협약’을 체결하고 ‘신재생 에너지 관련 사업 일자리 창출’, ‘친환경 에너지 관련 자문 및 연구장비 및 시설의 활용’, ‘연구인력 교류 및 기술정보 교환’, ‘친환경 시제품 실용화를 위한 테스트베드 운용 시 장소 협조’ 및 기타 상호협력이 필요한 사항에 힘을 모으기로 했다.향후 핵심기술인 에너지 생산저장 시스템이 국내를 넘어 해외로도 진출할 수 있도록 미국 및 싱가포르 법인을 설립할 계획이라는 권 교수는 이를 통해 에너지 기술 융합 기반 녹색 일자리 창출 및 경제 활성화, 지역환경 개선 및 기후변화 대응기술 확보 등 사회, 경제, 산업분야의 파급효과를 기대한다고 전했다.“경제성장과 사회변화의 원천이 되는 지식기반사회에서 높은 수준의 기술력이야말로 21세기 국가발전의 원천이 되는 성장동력”이라는 권순철 교수. 현실을 직시하고 급변하는 시장환경에 탄력적으로 대응하기 위해 실사구시적 자세로 기술개발에 전력을 다하겠다는 그에게서 미래 에너지 강국으로 도약하게 될 대한민국의 청사진을 엿볼 수 있었다. 보도링크 : http://www.kmunews.co.kr/news/articleView.html?idxno=10400

2019.09.25
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