(창원= 전기연 연구팀이 정극성 낙뢰 피해를 막기 위해 가장자리에 새롭게 설계한 수뢰부가 파란색 원으로 표시돼 있다. 2024.12.16 [전기연 제공. 재판매 및 DB 금지]

(창원= 김선경 기자 = 한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 전기환경연구센터 우정민 박사팀이 겨울철 해상풍력단지에서 빈번히 발생하는 '정극성 낙뢰' 피해를 막을 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

전압에 극과 -극이 존재하듯 낙뢰에는 정극성( )과 부극성(-)이 존재한다.

구름이 양전하, 지면이 음전하를 띠면 정극성 낙뢰가 내리친다.

그 반대는 부극성 낙뢰가 생긴다. 낙뢰의 90%는 부극성이다.

정극성은 상대적으로 낮은 확률로, 구름의 고도가 낮아지는 겨울철에 주로 발생한다.

그러나 정극성의 경우 전류의 세기가 매우 커 큰 사고로 이어질 수 있다.

타워 높이가 높고 주위에 다른 구조물도 거의 없는 해상풍력발전기는 낙뢰에 매우 취약하다.

풍력발전기의 풍력터빈 블레이드에도 낙뢰를 끌어당겨 피해를 최소화하는 '수뢰부'(리셉터, 일종의 피뢰침)가 있지만, 정극성 낙뢰에 대해서는 방호 효율이 낮았다.

정극성 낙뢰는 패턴이 불규칙하고 전류가 커 방호에 더 높은 기술력이 요구된다.

(창원= 공기 중에 분포하는 양전하가 기존 수뢰부 근처에 모여 있어서 같은 극성인 정극성 낙뢰가 양전하를 피해 상대적으로 부극성을 띄는 풍력 블레이드 옆 부분에 내리치고 있다. 2024.12.16 [전기연 제공. 재판매 및 DB 금지]

우정민 박사팀은 정극성 낙뢰가 부극성과 달리 기존 블레이드 날개 끝에 있는 수뢰부를 피해 블레이드 옆 가장자리에 내리쳐 피해를 준다는 사실을 확인했다.

이에 우 박사팀은 블레이드 옆 가장자리에도 수뢰부를 최적으로 위치시키는 새로운 설계법(edge receptor)을 고안해냈다.

연구팀은 이번 기술 개발로 풍력발전기의 안정성과 효율성을 높여 재생에너지 보급 확대에 기여할 것으로 기대한다.

이번 연구 결과 논문은 재생에너지 분야 상위 5% 국제학술지인 'Results in Engineering'에 게재됐다.

또 전기에너지산업 분야 글로벌 플랫폼인 국제대전력망협의회(CIGRE)의 공식 저널에도 기고됐다.

우 박사는 "풍력터빈 블레이드를 대상으로 정극성 낙뢰 대책을 설계하고, 실험적 검증도 성공적으로 수행한 기관은 전 세계에서 우리가 유일한 것으로 파악한다"고 말했다.