지금 세계는 자원고갈로 몸살을 앓고 있다. 일상에서 필요한 에너지를 얻기 위해서는 자원이 필요하지만 현재 우리가 사용하고 있는 거의 대부분의 에너지는 매장량이 한정되어 있기 때문에 새로운 에너지원을 찾지 않는다면 큰 위기에 봉착하게 될 것이다.
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| ▲ 공기엔진세계 주남식 대표 |
최근 공기엔진을 개발한 (주)공기엔진세계의 주남식 대표가 주목을 받고 있다. 주남식 대표는 “기체와 에너지를 변환할 수 있는 단열팽창장치만 있으면 운동에너지를 얻을 수 있다”면서 “공기 엔진이란 석유나 가스 등의 연료 없이 기체인 공기만을 에너지원으로 한 엔진”이라고 설명했다.
공기로 전기를 만들다
세계 주요국들의 에너지 확보 전쟁이 갈수록 치열해지고 있다. 석유와 천연가스의 안정적인 확보는 물론 고갈위기에 빠진 화석연료를 대체할 신재생에너지 개발에 총력을 기울이고 있다. 특히 우리나라의 경우 세계 10대 에너지 소비국으로 전체의 약 97%를 수입에 의존하고 있는 에너지 빈국이다. 에너지 수입을 위해 투입되는 자금만 연간 600억~700억달러에 달한다. 이에 따라 안정적인 에너지원 확보를 위해 대체에너지의 개발이 절실한 실정이다. 이러한 시점에서 (주)공기엔진세계의 주남식 대표가 공기엔진을 개발한 것은 그 의미가 상당히 크다. 주남식 대표가 20여 년의 연구를 통해 개발에 성공한 공기엔진은 기상현상 중 하나인 토네이도의 원리를 이용했다. 태양에너지가 저장된 석유를 사용하는 장치가 화석연료기관인 것과 마찬가지로 공기엔진은 태양이 공기에 저장해둔 열에너지를 사용하는 기관이다. 엔진의 내부를 진공으로 만들면 외부의 공기가 그 진공을 메우기 위해 들어가면서 기체는 액체로 바뀌고 열에너지는 운동에너지로 전환되어 터빈을 돌린다. 태양이 공기분자를 기화시키면서 저장해 둔 에너지를 공기엔진으로 빼내는 것이다.
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| ▲ 원심터빈엔진 실험세트 |
이러한 원리로 1초당 공기 1kg을 사용하면 약 125kw의 동력을 얻을 수 있다. 주남식 대표는 “친환경자동차라 부르는 전기차는 동력원으로 전기를 사용한다. 하지만 전기를 만들기 위해서는 화석연료 등이 필요하기 때문에 엄밀히 따지면 친환경이라는 말은 다소 어폐가 있다”면서 “공기엔진은 공기엔진발전기가 공기만으로 터빈을 돌려서 전기를 얻고, 이를 동력원으로 사용하는 획기적인 발전체계이기 때문에 100% 친환경이라고 할 수 있다”고 설명했다. 특히 공기엔진은 태양광발전과 풍력발전과 비교해도 그 효율이 월등히 높다. 기존 신재생에너지 관련 설비 단가에서도 kw 발전당 설비단가는 태양광전지의 1/200, 풍력발전의 1/30에 불과하다. 특히 3kw의 전기를 20년간 연속 사용할 경우의 현재 사용되는 한전의 전기는 5,256만원, 풍력발전 8,000만원, 태양광발전 1억 5,000만원, 가솔린발전 3억 9,565만원의 비용이 발생하는데 비해 공기엔진은 60만원의 비용이 발생할 뿐이다. 현재 프로토타입의 엔진은 이미 완성되어 시험가동에 성공한 상태이며 터빈을 이용한 전기발생장치는 특허 출원을 마쳤으며 일본의 ‘나노 빔’으로부터 3,000억불의 투자유치도 받은 상태다.
공기엔진 토대로 공중주택 건설 예정
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| ▲ 공기엔진의 핵심원리인 구심터빈의 조감도 |
공기엔진세계가 개발한 공기엔진은 이제 상용화가 머지않았다. 주남식 대표는 “공기엔진으로는 자동차는 물론 비행기, 선박 등에 이용할 수 있고, 산업과 가정에서 필요한 전력도 공기 엔진으로 직접 공급할 수 있다”면서 “가장 중요한 것은 공기엔진을 통해 환경사업, 녹화사업에도 큰 혜택이 있을 것이며 공해를 유발하는 화석연료와 위험한 핵에너지에 의존하지 않아도 된다는 것”이라고 덧붙였다. 한편 공기엔진세계는 공기엔진을 토대로 공중주택을 건설할 예정이다. 공중주택이란 공중에 임의로 떠 있는 구조물이다. 현재의 일반적인 기술로 공중에 거주할 수 있는 주택을 만드는 것은 가능하지만 상당한 질량의 구조물을 중력을 이기고 임의의 공간에 존재하도록 하기 위해서는 중력가속도에 해당하는 추진력을 확보해야 하기 때문에 추진력을 얻기 위한 비용이 커서 지금까지는 상용화가 어려웠던 것이 사실이다.
주 대표는 “공중주택의 추진력은 공기엔진을 통해 대기 중의 공기로부터 얻게 되는데, 공기 엔진은 공기를 흡입하여 공기가 갖고 있는 열에너지를 추진력으로 바꾸어 사용한 후 에너지를 잃은 공기를 배출하는 열기관으로 공중주택이 소비한 추진력은 다시 열에너지로 변해 대기로 환원되기 때문에 공중주택은 환경을 파괴하지 않는다”고 설명했다. 이어 그는 “공기엔진을 통해 얻는 에너지로도 불편 없이 살 수 있겠지만 이것이 에너지 개발의 최후라고 생각하지 않는다”면서 “언젠가 인류는 공기가 없는 곳에서도 많은 일을 하게 될 것이다. 그때는 지금의 공기엔진처럼 우주공간에서 가장 보편적으로 존재하는 ‘어떤 것’을 찾아야 할 것이다. 그 일을 나부터 시작하겠다”고 당찬 포부를 밝혔다. NM
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