독일 함부르크의 스카이세일즈 그룹(SkySails Group)이 세계 최초로 하늘을 나는 풍력 발전 시스템을 선보였다. 풍력 발전은 자원이 풍부하여 비용 측면에서 효율적이면서도 친환경적인 에너지 중 하나로 재생에너지로의 전환에 있어 핵심적인 역할을 한다. 하지만 지상에서 일반적인 풍력발전의 출력을 높이는 데는 한계가 있다. 스카이세일즈 그룹은 고도가 높아질수록 바람이 세지는 자연 현상을 활용해 최대 400미터 상공에서 패러글라이더 형태의 연을 띄우는 공중 풍력발전 시스템(SkySails Power’s Airborne Wind Energy Systems (AWES))을 개발했다.
파워 카이트(power kites)가 하늘로 날아오를 때 지상 드럼에 연결된 밧줄이 풀린다. 연은 충분히 높은 고도에 도달했을 때 8자로 비행하고 그로 인해 밧줄이 당겨지는데, 이때 끌어당기는 힘은 전기를 생산하는 드럼 내부의 발전기를 구동시킨다. 이 과정을 ‘작업 단계(working phase)’라고 부른다. 밧줄이 최대한 풀리면 자동 조종 장치에서 파워 카이트를 조금씩 끌어당겼다가 다시 높이면서 중립에 위치하도록 조종한다. 그리고 발전기는 모터를 작동시켜 밧줄을 되감는다. 파워 카이트는 200미터에서 400미터 사이 상공을 날면서 이 과정을 계속 반복한다. 공중 풍력발전 시스템을 통해 생산된 에너지는 전국의 배전관을 통해 배터리에 저장되거나 바로 소비될 수 있다.
기상 이변이 예상될 때나 혹은 유지 보수가 필요할 시에는 파워 카이트를 착륙시키기도 한다. 모터가 달린 대형보트와 돛대에 파워 카이트가 연결되면 연이 지상으로 내려오는데, 이후 장착을 해제시켜 안전한 장소에 보관하면 된다.
바람이 대지에 가까워질수록 표면 마찰로 속도가 제한되는 반면, 이 시스템은 고도가 높을수록 마찰에 방해받지 않고 훨씬 더 효과적인 에너지 생산이 가능하다. 이 점 때문에 평소에 바람이 약한 곳에서도 더욱 많은 에너지를 생산할 수 있다. 공중 풍력발전 시스템은 허리케인이나 태풍 같은 자연재해가 잦은 지역에서도 사용할 수 있고 접근이 어려운 위치에서도 쉽게 설치가 가능하다.
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강예린