해안 근처에 사는 사람들은 파도의 힘을 잘 알고 있다. 일반적인 파도가 해변에서 부서질 때 우리가 보는 것은 글로벌 에너지 전환 이야기의 종점이다. 태양열로 시작해 바람을 몰고 그 에너지는 수천 킬로미터를 자주 이동하는 파도를 생성한다.  

이런 식으로 바다는 엄청난 양의 에너지를 수집한다. 해안선 1미터당 평균 5채의 가정에 전력을 공급할 수 있을 만큼 해안으로 들어오는 파도에는 충분한 에너지가 있으며 폭풍이 치는 동안에는 훨씬 더 많은 에너지가 있다.

이 에너지를 포착하는 것은 새로운 아이디어가 아니라 많은 도전에 직면한 아이디어이다. 우리의 연구는“생물 오염이 나쁘다”는 전형적인 해양 공학 관점의 반전에 생물학을 도입할 가능성을 보여준다.

대신, 해양 생물이 "알몸"파동 에너지 추출기에서 성장할 수 있도록 하여 생성된 추가 항력을 사용할 수 있다.

이 모델은 해양 생물이 파동 에너지 추출에 사용될 수 있음을 보여준다. Christian Fischer의 비디오.

탈 탄소 에너지 생성

파력의 혁신에 대한 지속적인 관심은 대부분의 경제가 앞으로 수십 년 동안 온실 가스 배출량을 줄일 목표를 가지고 있기 때문이다. 뉴질랜드는 2050년까지 모든 온실 가스 (축산 메탄 제외)의 순 배출량을 0으로 줄이겠다고 약속했다. 

분명히 더 나은 에너지 효율성이 가장 중요하다. 청정 에너지 공급에 투자한 다음 낭비할 필요가 없다. 어떤 형태의 에너지 생성에도 영향이 없기 때문이다.

태양열과 풍력은 전 세계적으로 가장 빠르게 성장하는 재생 가능 공급 형태이지만, 이로 인해 귀중한 토지에 대한 압력이 증가하고 있다. 그리고 수요가 많은 시기에는 최적의 바람과 태양 조건의 가변성이 문제이다.

지구의 3분의 2가 바닷물로 덮여 있기 때문에 파도와 조수에 내재된 에너지를 포착하는 것은 많은 의미가 있다. 일부 조력 에너지 기술은 이제 상업적으로 실행 가능하지만 파동 에너지는 변환이 실제로 어떻게 발생하는지에 대한 많은 옵션과 함께 더 복잡한 궤도를 따르고 있다.

뉴질랜드는 극한의 요트와 양식 분야에서 해양 혁신에 탁월하지만 배타적 경제 수역이 육지보다 15배 더 넓음에도 불구하고 해양 에너지 생성에 중점을 둔 해양 공학은 거의 없다.

탭 되지 않은 파동 에너지 

설계에 관계없이 파동 에너지 변환기는 불가피한 폭풍으로 인한 손상에 취약하다. 이러한 도전에도 불구하고 Wello Penguin과 같은 현재 기술은 다른 재생 가능 에너지 생성 방법과 비슷한 비용으로 에너지를 생산할 수 있게 되었다.

지난 10년 동안 해양 재생 가능 에너지 분야를 실제로 발전시킨 것은 해양 고정 기반 풍력 발전 단지의 성장이었다. 이것은 해양 환경을 사회화하고 규모를 통해 공급망의 경제적 생존 가능성을 높임으로써 게임 체인저였다. 

해상 풍력 발전 단지는 에너지 생성을 위한 해양 옵션에 대한 인식을 높이는 데 도움이 되었다. Shutterstock / Rashevskyi Viacheslav 

환경 디자인을 돕기 위해 자연을 보는 것이 일반적이다. 에너지 변환기 디자인은 종종 오리를 끄덕이는 것에서 바다뱀에 이르기까지 다양한 아이디어로 자연에서 영감을 얻는다. 일부 디자인은 생체 모방을 사용하는 방식에서 더 심각해진다.

우리의 연구는 미래 해양 에너지를 위한 경로로서 물리학과 생물학을 결합한 하이브리드 솔루션을 탐구한다.

바이오 오실레이터(Bio-Oscillator)는 대형 거대 조류 및 홍합과 같은 종이 파력 발전기의 잠수 구조에 어떻게 통합될 수 있는지 살펴본다. 이는 구조물의 일부가 항력과 관성을 추가하는 데만 필요하고 작동 중에 상대적으로 적은 움직임만 경험하기 때문에 가능하다.

현지 종의 조류 또는 홍합을 사용하면 몇 가지 이점이 있다. 그들은 자연적으로 성장하고 재생하며, 중요한 것은 폭풍 중에 손상될 경우에만 제한적인 영향을 미친다.

재생 가능 에너지 원을 항해 부표 또는 양식 농장과 같은 기존 해양 인프라에 연결하는 방법을 찾는 것도 일반적이다. 바이오 오실레이터(Bio-Oscillator)와 같은 접근 방식은 수확 가능한 갑각류 또는 거대 조류를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 재생 에너지를 생산할 수도 있다.

지속 가능한 개발을 위한 유엔 해양 과학의 10년은 에너지 배출을 줄이기 위해 현재 존재하는 많은 기회를 탐구하고, 그렇게 함으로써 현재 우리의 생활 방식으로 인한 예측 위협을 막을 수 있는 완벽한 환경이다.

글쓴이:

1.     Craig Stevens

 Associate Professor in Ocean Physics, National Institute of Water and Atmospheric Research 

2.     Louise Kregting

 Lecturer in environmental interactions of marine renewables, Queen's University Belfast 

3.     Vladislav Sorokin

 Senior Lecturer in Mechanical Engineering, University of Auckland