CorPower Ocean의 새로운 파력에너지 시스템은 KTH 연구진이 개발에 참여한 기어박스(Gearbox)를 사용한다. 이 시스템은 경쟁 중인 다른 기술과 비교했을 때 톤당 5배의 에너지를 생산할 수 있으며, 비용은 1/3까지 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 그리고 에너지 생산량은 일반 파력발전 시스템과 비교할 때 3~4배 높다.

CorPower Ocean은 이러한 기술적 혁신을 통해 MIT Building Global Innovators Demo Day에서 100,000유로의 지원금을 확보하였다. 재생가능 에너지 중 파력에너지 분야는 높은 발전 비용으로 많은 발전이 이루어지고 있는 분야는 아니었다. 전기를 생산하는 설비를 설치하기 위해서는 많은 양의 강철과 콘크리트가 필요하기 때문에 수익성 있는 사업이 되기 어려웠다. 또한 파력발전과 관련한 다른 현실적 문제도 있다. 파도는 높이와 시간이 매우 다양하기 때문에 전체 파랑 스펙트럼(Wave Spectrum)에 걸쳐 기능을 발휘할 수 있는 변환 시스템을 제작하기 어렵다는 것이다.

점 흡수식(Point Absorber) 시스템으로 알려진 CorPower의 변환장치는 파도에서 에너지를 흡수하는 부표(Buoy)와 부표의 움직임을 전기로 변환하는 드라이브트레인(Drivetrain)으로 구성되어 있다. CorPower의 시스템은 스웨덴 심장병 전문의인 Stig Lundback의 특허를 기반으로 하고 있다. 이들은 특허 중 심장 펌핑(Heart Pumping) 및 제어 기능과 관련한 내용에서 영감을 얻었다. CEO인 Patrik Moller는 CorPower 파력에너지 변환설비가 전체 파랑 스펙트럼에 걸쳐 관리가 가능하다고 밝혔다. 소규모 부이가 파도에 공명하면서 움직이는 위상 조절(Phase Control)은 지난 1970년대부터 노르웨이 토론헤임(Trondheim)에서 수행되었던 연구 내용이다. 그리고 CorPower 프로젝트는 노르웨이과학기술대학(Norwegian University of Science and Technology) 연구진과 긴밀한 협업을 실시하고 있다.

1:3의 스케일로 포르투갈과 프랑스에서 무사히 테스트를 마친 이 시스템은 대규모 테스트를 위해 최근 KTH 기계설계공학과에 도입되었다. Moller는 "다른 파력발전 시스템과 달리 이 시스템은 독특한 드라이브트레인을 활용하여 부표 및 도래파(Incoming Wave) 간의 시간을 적절히 제어할 수 있다"고 말한다. 그는 "우리는 파도가 얼마나 길거나 높은가에 관계없이 최적의 방법으로 파고점(Wave Crest)과 파랑골(Wave Trough) 사이에서 부표의 움직임을 개선하고 이를 활용할 수 있다고 확신한다"고 설명하였다. 또한 이 시스템에는 협력을 통해 특별하게 설계된 랙(Rack)과 피니언 기어(Pinion Gear) 솔루션을 포함하고 있다.

Moller는 시스템에 사용된 캐스케이드 기어(Cascade Gear)가 선형적 움직임을 효율적으로 회전으로 변환할 수 있는 방법이라 말한다. 이번 개발에 있어 새로운 점은 과부하 및 빠른 속도를 효율적으로 다룰 수 있는 능력이다. Moller는 "기어 기술과 관련하여 KTH와의 협력은 지난 2년간의 신속한 개발에 중요한 부분이었으며, 앞으로도 기어 및 윤활작용과 관련한 보다 많은 협력이 이루어지기를 바라고 있다"고 밝혔다.

시스템에 사용되는 부표는 소형이면서 경량이며, 비교적 낮은 비용으로 제작할 수 있다. 일반적인 대서양 환경에서 직경 8미터의 부표는 250~300kW의 전기를 생산할 수 있다. 100개의 부표로 구성된 새로운 파력단지는 25~30 MW를 생산할 수 있다. CorPower는 2015년에 다국적 유틸리티 회사들과의 협력을 통해 1:2 규모의 파일럿 설비를 도입할 계획이다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 2월 27일]

A Swedish company has cracked the challenge of scaling up wave energy, with the help of technology from researchers at KTH Royal Institute of Technology.

CorPower Ocean's new wave energy system, which uses a gearbox design that KTH researchers helped develop, generates five times more energy per ton of device, at one third of the cost when compared to competing state-of-the art technologies. Energy output is three to four times higher than traditional wave power systems.

The company's innovation was recently awarded EUR 100,000 at the MIT Building Global Innovators Demo Day.

Wave energy has been held back in part because of the cost of electricity generation. The amount of steel and concrete needed in order to produce each MWh has simply been too great to make it into a profitable business. Even still, the power of waves presents a problem with reliability; and because waves vary greatly in height and timing, it's difficult to create a conversion system that functions across the full wave spectrum.

Known in the wave energy industry as a point absorber type system, the CorPower converter consists of a buoy that absorbs energy from the waves, plus a drivetrain that converts the buoy's motion into electricity. The company's system is based on Swedish cardiologist Stig Lundbäck' patents, some of which are inspired by his research into heart pumping and control functions.

CEO Patrik Möller says the CorPower wave energy converter can manage the entire spectrum of waves, unlike competing systems.

Methods for phase control, in which compact wave buoys swing in resonance with ocean waves, have been studied by researchers in Trondheim since 1970s, and the CorPower project works closely with researchers from NTNU. The system tested well in Portugal and France and a driveline scale of 1: 3 has recently been installed in a large test setup at the Department of Machine Design at KTH.

"Unlike other wave power systems, ours actively controls the timing between the buoy and the incoming wave, with the help of a unique drivetrain," Möller says. "We can ensure that it always works in time with the waves, which greatly enhances the buoy's movement and uses it all the way between the wave crest and wave trough and back in an optimal way, no matter how long or high the waves are."

The system also boasts a specially-designed rack and pinion gear solution developed in cooperation with the Department of Machine Design at KTH and gear expert Stefan Björklund, among other partners. The so-called cascade gear provides a robust and efficient way to convert linear motion into rotation, Möller says. The novelty of the invention is its capability to handle heavy loads and high velocities efficiently, with numerous small pinion wheel parts sharing the load.

"The cooperation with KTH around gear technology has been crucial to the rapid developments over the last two years, and we hope to deepen cooperation with KTH with more research on gear technology and lubrication," Möller says.

The buoys are compact and lightweight and can be manufactured at a relatively low cost. A buoy with 8 meters in diameter can produce 250-300 kilowatts in a typical Atlantic Environment. A wave energy park with 100 buoys can generate 25 to 30 megawatts.

A pilot installation of the technology (scale 1:2) will be exhibited in the Atlantic in November 2015 in cooperation with the multinational electric utility company Iberdrola.

CorPower Ocean is a Swedish company that developed through the support of the European research effort KIC InnoEnergy, an innovation-promoting collaboration between academia and industry in the context of renewable energy, in which KTH is important partner. Swedish Energy Agency is a co-financier.