UC 버클리(UC Berkeley) 대학교 파동역학 조교수 레자 앨람 교수(Reza Alam)가 이끄는 연구팀이 파도를 에너지로 전환하는 해저 카펫(carpet)을 연구하고 있다. 

연구팀은 이 장치가 연안 도시의 인구 성장에 따라 탄소 중립적인 전력을 생산할 수 있다고 말한다. 

 

앨람 교수 연구팀의 마커스 레만(Marcus Lehmann) 박사는 동 시스템이 해수 담수화에 드는 높은 비용을 낮출 수 있고 특히 가뭄 기간에 효과를 발휘할 것이라 말한다. 

주요 해수담수화 공법에는 열이 필요한 증류와, 물이 펌프를 통해 필터를 통과하는 역삼투 공정이 수반된다. 이 두 공정모두 이용하는 에너지량이 매우 크고, 결국 대규모 도입이 어렵다. 그러나 연구진에 따르면, 해양에너지 기반 전력 생산 시스템이 적어도 파력 에너지 잠재력이 높은 지역에서는 효과를 발휘할 수 있다. 

해양 에너지 생산 시스템은 새로운 개념이 아니다. 런던 비영리 기관 본트러스트(Carbon Trust)는 파력 에너지가 연간 2,000 TWh 이상을 생산할 수 있는데, 이는 세계 전력 수요의 약 10%이다. 

앨람 교수 연구팀은 해저에 설치되는 파력 에너지 전환 시스템을 개발 중이다. 

 “수중에 이 시스템을 설치하면 보트나 수생태계에 미치는 물리적 영향을 최소화할 수 있다”고 앨람 교수가 말했다. “우리 시스템은 카펫 위의 해수 기둥(water column)이 큰 파도의 가속도를 낮추기 때문에 폭풍 상황에서도 문제가 없다.”

앨람 교수는 실제 진흙 해저에서 해저 카펫의 아이디어를 얻었다. 진흙 해저는 표면파 에너지를 낮추는 것으로 알려져 있다. 서퍼들에게 진흙 해저는 반가운 지형은 아니지만, 배를 타는 사람들이나 어부들은 강력한 폭풍이 닥치면 파괴적인 거대한 파도에서 피하기 위해 이 지형을 이용한다. 

연구진은 진흙 해저의 효과를 모방하기 위해 얇은 고무 시트를 유압 액추에이터(hydraulic actuators), 실린더, 튜브 위에 설치했다. 고무 카펫이 파도에 따라 위아래로 움직이면서 실린더를 펌핑하고 유압을 생성하는데, 이 유압은 육지로 파이프관을 통해 수송되어 전기로 전환된다. 

연구진은 연구실 실험 단계에서 고무를 이용하였지만, 앞으로 해양 환경에 시스템 도입 시 내구성 있는 탄성 복합재료를 이용할 것이라 설명한다. 

UC 버클리에서 파도탱크를 가지고 시행한 초기 실험은 매우 유망하다. 연구 결과는 최근 덴마크에서 개최된 제10회 유럽 파력 및 조력 에너지 컨퍼런스에서 발표되었으며, 연구진은 파도 카펫이 유입되는 파력 에너지의 약 90%를 흡수할 수 있다고 밝혔다. 

앨람 교수는 해저 카펫 시스템 1m²이 미국 내 두 가정에 전력을 제공할 수 있다고 말했다. 그는 캘리포니아 연안 10m에서 나오는 파력(해저 카펫 100 m²)이 6,400m²의 축구장 규모 태양광 패널에서 나오는 전력을 생산할 수 있다고 덧붙였다. 

이상적으로 동 시스템은 표면에서 약 60 피트 아래 천해수에 위치하여야 하고, 해저 지형은 편평하진 않지만 암초는 없어야 한다. 앨람 교수는 시스템 위치에 있어 해양 생물에 영향을 주지 않는 지역을 선정할 것이라 말했다. 

연구진은 해양 생물이 거의 살지 않는 저산소 지역인 일명 “데드존(dead zones)”이 파일럿 테스팅에 적합한 후보인지 확인하고 있다. 

“향후 2년안에 해양 환경에서 시스템 테스트를 시작할 것이다. 10년 안에는 상용화 준비를 마치기를 기대하고 있다.”