하늘에 기구(벌룬)를 띄우고 그 밑에 발전기가 부착된 비행체를 설치해 풍력발전을 하는 모습을 상상해본 적이 있는가? 실제로 그런 발전시스템을 개발한 회사가 있다. 경남 창원에 소재하고 있는 윈드파에니얼이 그 주인공이다. 그런데, 윈드파에니얼은 왜 굳이 이런 공중 풍력발전을 하려고 하는 걸까.
흔히 풍력발전이라고 하면 산간 기슭이나, 해안가에 설치된 발전기를 생각하게 된다. 풍력발전기가 산간이나 해안에 설치되는 이유는 풍력발전에 가장 중요한 요소, 즉 풍력이 강하고 안정적인 지역이 별로 없기 때문이다. 그나마 산간이나 해안이라고 해도 한국 지형에서는 풍력발전에 필요한 수준의 풍속이 안정적으로 공급되지 않는다. 우리가 흔히 보는 풍력발전기에 필요한 시동 풍속은 초속 7m/s 이지만, 그런 정도의 바람이 안정적으로 부는 곳은 의외로 많지 않다. 안정적인 바람 확보를 위해 먼 바다에 발전기를 설치하는 부유식 풍력발전이 연구되고 있지만 이는 사업비가 너무 많이 들고, 지상 전력망까지 연결하는 것도 만만치 않다. 이러한 이유들로 인해 한국에서 풍력발전의 확산은 지체되고 있으며, 그 비중 역시 태양광 발전에 비해서도 매우 미미하다. 2021년 발전량 기준으로 태양광과 풍력의 비율은 87 대 13에 불과하다.
윈드파에니얼은 이러한 풍력발전의 문제점을 해결하기 위한 방법을 ‘공중’에서 찾았다. 공중부양기구인 Aerostat에 비행체를 매달고, 여기에 발전기를 설치해 지상 100m 높이에서 공중발전을 했더니 지상 풍력발전에 비해 약 2.5배의 전력생산이 가능했던 것이다. 공중 풍력발전의 가능성을 확인한 윈드파에니얼은 100m 높이보다 훨씬 더 안정적이고 강한 바람이 부는 400m 고도에서 더 많은 전기를 생산하려는 계획을 세우고, 투자 유치에 나섰다.
윈드파에니얼에 따르면 공중 풍속은 지상 풍속에 비해 2배에서 6배까지 빠르다고 한다. 풍속이 2배가 되면 발전량은 8배로 늘어난다. 또한, 일반적으로 생각해도 공중은 지상에 비해 바람이 안정적으로 불기 때문에 갑작스런 발전 중단을 걱정하지 않아도 된다. 구름이 끼거나, 비가 와서 태양광 발전이 안 될 때도 바람은 일정하게 불기 때문에 태양광에 대비해도 이점을 충분히 예상해볼 수 있다. 그런 점에서 공중 풍력발전은 매우 큰 가능성을 지닌 발전방식임이 분명하다.
윈드파에니얼은 가능성을 확인한 공중풍력발전을 시장에 진입시키기 위해 노력 중이다. 먼저 큰 비용이 드는 Aerostat방식 대신에 기구(벌룬)에 헬륨을 넣어서 비용을 획기적으로 줄이고자 한다. 재생에너지를 일정 수준 이상 사용해야만 하는 기업들을 대상으로 공중풍력발전 도입을 논의하고, 김해시를 비롯한 지자체와도 공중풍력발전 도입을 협의 중이다. 아프리카 케냐와도 ODA사업을 통해 공중 풍력발전기술을 수출하여 해외 시장도 개척하고자 한다.
그러나, 이러한 가능성이나 노력과는 별개로 공중풍력발전에 대해 누구나 가질 수밖에 없는 의문점도 존재한다. 먼저 낙뢰 문제를 어떻게 해결할 것인가의 문제다. 윈드파에니얼의 허시훈 대표는 공중 발전시스템을 지상으로 연결하는데 절연체를 통해 연결하기 때문에 큰 문제가 없다고 말한다. 실제 한국항공우주연구원이 개발한 공중 부양기구인 Aerostat은 지상 400m보다 훨씬 높이 올라가지만 낙뢰의 우려는 없다고 한다.
다른 문제점도 해결해야 한다. 태풍 등 강력한 바람이 불 때 공중 발전시스템을 어떻게 보호할 것인지, 지상 400m 높이로 비행체를 띄울 경우, 최소 400m이상의 지지 시스템을 지상에 연결해야 하는데 이를 어떻게 할 것인지도 문제다. 기구에 주입하는 헬륨 기체는 분자 크기가 매우 작기 때문에 일정 시간이 흐르면 헬륨이 기구 바깥으로 빠져나간다. 주기적으로 기구를 내려서 헬륨을 채워줘야 하는데 이것을 소비자가 쉽게 할 수 있도록 개발하는 것 역시 중요한 과제다. 그리고, 이러한 문제에 대해 윈드파에니얼과 허시훈 대표는 이미 답을 찾은 것도 있지만, 더 나은 답을 찾기 위해 분투 중인 것도 있다. 그리고 그 답이 소비자와 투자자들의 마음을 움직인다면 가능성은 더 크게 열릴 것이고, 답을 찾지 못한다면 도약은 지체될 것이다.
윈드파에니얼은 젊은 시절부터 창업의 길을 걸어온 허시훈 대표가 불의의 사고로 몇 년간 병원에 입원해 있다가 기적적으로 재활에 성공해 세상에 다시 나오면서 창업한 기업이다. 크나큰 좌절을 의지로 극복해낸 허시훈 대표에게 윈드파에니얼은 또 다른 인생의 시험대처럼 보인다. 누구나 상상만 했던 공중 풍력발전을 실행에 옮긴 허시훈 대표가 이번에도 새로운 도전에 성공하여, 기후위기 시대의 풍력발전 산업에 새 이정표를 세울지 궁금해진다.
윈드파에니얼이 해결하려는 문제점이 무엇입니까?
지구온난화로 인해 재생에너지를 통한 발전산업 전환은 필연적인 과제입니다. 전 세계 온실가스의 73.2%가 발전산업에서 발생하고 있습니다. 그러나, 재생에너지를 통한 발전은 높은 발전단가(LCOE)와 설치지역의 제한 등으로 쉽사리 이뤄지지 못하고 있습니다. 그중에서도 우리는 풍력발전에 주목하고 있습니다만, 풍력발전 역시 높은 발전단가(LCOE)와 지리적인 제한 등 여러 가지 제약으로 인해 경제성과 효율성이 떨어집니다.
먼저, 높은 발전단가(LCOE)는 풍력발전의 경제적 효율성을 저해하는 주요 요인입니다. 발전단가가 높아지면 투자 회수 기간이 길어져 사업성이 낮아집니다.
다음으로는 지리적 제한입니다. 풍력발전기는 일정 수준 이상의 풍속이 필요합니다. 대형 풍력발전기의 필요 시동 풍속은 7m/s이지만, 한국의 평균 풍속은 4.2m/s에 불과해 대부분의 지역에서 설치가 어렵습니다.
또한, 해상풍력 발전은 육상에서 5km 떨어진 근해에 설치되며, 이로 인해 높은 계통연결 비용이 발생합니다. 이는 투자금 회수 기간을 25년으로 늘려 사업성을 저해합니다. 설치비용이 높은 것은 두말할 필요가 없습니다.
풍속 문제를 해결하기 위해 육상에서 25km 떨어진 대륙붕 지역에 부유식 풍력발전기를 설치하는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 해상에서 육상으로 전력을 송전하기 위한 해상케이블 설치는 해상의 지형에 따라 곡선으로 연결해야 하는 경우도 생겨 비용이 급증합니다. 또한, 계통연결 비용과 운영비용을 고려했을 때 사업성이 얼마나 높은지 불확실합니다.
마지막으로 주요 전력원 포함 문제가 있습니다. 육상 또는 연근해에 낮은 높이로 설치되는 풍력발전기는 발전량이 일정하지 않아 수요 예측이 힘들어 주요 전력원에 포함이 되지 않습니다. 바람이 일정하게 부는 공중 풍력을 이용하면 24시간 안정적인 발전이 가능하여 수요 예측을 통해 적절한 발전이 가능하여 주요 전력원에 포함될 수 있습니다.
윈드파에니얼은 어떤 방식으로 이 문제를 해결합니까?
앞서 말씀드린 문제들을 종합적으로 해결하기 위해 윈드파애니얼은 친환경 AI 공중 풍력발전기 시스템을 개발하고 있습니다. 이 시스템은 지리적 제약을 극복하고, 더 낮은 비용으로 풍력발전을 가능하게 하여, 현재의 문제들을 효과적으로 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다.
먼저, 바람 자원 이용의 효율성이 증가합니다. 지상보다 높은 고도에서는 바람이 더 강하고 일관성이 있습니다. 우리가 측정한 바에 따르면 공중은 지상 대비 풍속이 2배에서 6배 가량 높게 나옵니다. 풍속이 2배 증가하면 발전량은 8배 증가합니다. 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 높은 고도의 강한 바람을 이용할 수 있어 발전 효율성을 크게 높일 수 있습니다. 또한, 지상의 바람은 지형, 건물 등 다양한 요인으로 인해 와류가 발생할 수 있지만, 400m 고도의 풍속은 일관성이 있어 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
둘째, 환경 및 공간 문제를 해결할 수 있습니다. 지상 풍력발전소는 대규모의 토지를 필요로 하지만, 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 공중에 설치되어 지상의 토지 이용을 최소화하고 저탄소 고효율의 발전이 가능합니다. 산악 지대, 해양, 사막 등 지상 풍력발전기가 어려운 지역에서도 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 유용하게 활용될 수 있습니다.
셋째, 시각 공해 및 소음 공해를 감소시킵니다. 지상 풍력발전기는 시각 및 소음 공해를 유발합니다. 그러나, 윈드파에니얼의 고고도 풍력발전기는 높은 고도에 위치하기 때문에 시각 및 소음 공해에서 자유롭습니다.
넷째, 설치 및 유지보수 비용이 절감됩니다. 지상 풍력발전기는 큰 기초 구조와 타워가 필요하지만, 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 기초 구조와 타워가 필요 없고 상대적으로 가벼운 장치로 설치 및 유지보수 비용이 낮습니다.
에너지 접근성도 확대됩니다. 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 쉽게 이동 및 설치할 수 있어 전력망이 없는 에너지 낙후 지역에도 에너지를 공급할 수 있습니다. 자연재해나 긴급 상황 발생 시에도 발전시스템을 빠르게 배치하여 필요한 전력을 공급할 수 있습니다.
추가 장비 장착을 통해 다른 기능을 수행할 수 있습니다. 윈드파에니얼의 공중발전 시스템에 추가적으로 습도계, 풍속계, 미세먼지 측정기, 카메라 등의 추가적인 장비를 장착함으로써 도난, 화재, 비상 상황 등을 감지하여 소방청, 경찰청에 제공하여 신속한 대응이 가능합니다. 고도의 기상 환경을 측정하여 측정정보를 기상청에 제공하여 추가적인 사업모델의 확장이 가능합니다.
친환경 AI 공중 풍력발전 시스템 개발은 새로운 기술적 혁신을 촉진할 수 있습니다. 새로운 재료, 제어 시스템, 에너지 저장 솔루션 등의 다양한 분야에서 발전할 수 있습니다. 다양한 형태의 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템이 개발되면 전력 생산 방법의 다양화를 이루고, 에너지 안보와 지속 가능성을 높일 수 있습니다.
경쟁사 대비 윈드파에니얼의 기술적인 장점은 무엇입니까?
윈드파에니얼의 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 전력 소비지 근처에서 발전설비를 구축할 수 있어, 24시간 안정적으로 전력을 공급합니다. Aerostat 기술과 AI 기술을 활용하여 사용이 편리하며, 항상 최적의 발전 상태를 유지할 수 있습니다. 연동된 어플리케이션을 통해 기기의 발전 상태를 실시간으로 확인하고 조작할 수 있으며, 기기 문제 발생 시 알람 기능을 통해 즉각적인 대처가 가능합니다.
또한, 설치 지역의 특성을 학습하여 최적의 발전 상태를 유지하고 다양한 상황에 대처할 수 있는 AI를 통해 편리한 운영과 저렴한 유지비용을 실현할 수 있습니다. 이를 통해 윈드파에니얼의 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 효율적이고 안정적인 전력 공급을 보장하며, 사용자의 편의를 극대화합니다.
윈드파에니얼이 제공하는 제품/서비스는 무엇이며, 현재 상태는?
다양한 제품과 유지관리 서비스를 제공합니다. 우리의 발전시스템은 30kW에서 300kW까지 다양하게 제작 가능하며, 지상의 본체에는 ESS(에너지저장시스템)와 AI 소프트웨어 마이크로그리드 시스템이 탑재되어 있어 편리하게 운영하고 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
유지관리 서비스는 제품을 구매한 소비자를 대상으로 제공되며, 원활한 운영과 관리를 위해 제품 관리, 소모품 충전 등의 서비스를 포함합니다.
현재 최소 기능 제품을 통해 기본적인 공중 풍력발전의 효율을 확인한 상태입니다. 이를 바탕으로 시제품을 제작하고, 제품 디자인과 기능 성능을 개선할 예정입니다. 이러한 개선 과정을 통해 더 나은 제품을 시장에 선보이고, 제품 인증 방법 개발 등을 통해 2025년에 시장에 첫선을 보일 계획입니다.
윈드파에니얼은 이 목표를 달성하고 더욱 좋은 제품을 시장에 제공하여 시장 경쟁력을 확보하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
윈드파에니얼의 타깃 시장 크기와 핵심 타깃 고객은 누구입니까?
주요 타킷 시장은 친환경에너지가 필요한 모든 사업장 및 지자체입니다. 지자체는 2050년까지 탄소중립을 위해 신재생에너지가 꼭 필요한 집단입니다. 기업도 마찬가지로 유럽의 탄소세, RE100, ESG 공시 의무화, 제품의 경쟁력 향상을 위해 신재생에너지가 꼭 필요합니다.
신규 풍력시장은 2022년도 기준으로 세계 시장은 388조 원, 국내 시장이 4.7조 원의 시장을 형성하고 있으며, 기후 온난화와 에너지 안보 등의 이유로 빠른 속도로 증가하고 있어, 2030년에는 글로벌 신규 풍력 시장은 1,000조 원 규모 시장으로 성장할 것입니다.
윈드파에니얼은 이 시장에서 지자체, 독립전원 수요기업, 에너지 보급 낙후 지역을 1차 타겟으로 설정하고 있습니다. 풍력발전 시장은 지속해서 성장하고 있고 세계적으로 탄소중립을 위해 많은 규제정책과 지원정책이 만들어지고 있어 시장의 기회가 굉장히 많이 열려있다고 생각합니다.
그리고 도심 풍력의 시장도 점점 커지고 있습니다. 2023년 건축법 시행령·시행규칙 개정을 통해 건물 옥상에 풍력발전기를 설치할 수 있게 되었습니다. 공중 풍력발전 시스템의 발전기는 가볍고 효율이 높아 옥상의 풍력발전에도 용이하여 세계적으로 주목받고 있고 성장하고 있는 도심 풍력 발전시장에도 확장할 수 있습니다.
우리의 비즈니스 모델은 무엇입니까?
윈드파에니얼은 B2G와 B2B 두 가지 비즈니스 모델을 운영하고 있습니다. 300kW 기기 한 대당 가격은 15억 원이며, 유지관리 서비스는 월 100만 원이 기준입니다. 특히 B2G 모델의 경우, 필요로 하는 발전량이 많아 국책 사업으로 연계될 가능성이 큽니다. 이에 따라 지자체의 수요에 맞춘 다양한 협업 방안을 고안하고 있습니다.
이러한 접근을 통해 윈드파에니얼은 공공 및 민간 부문에서 모두 효율적인 공중 풍력발전 솔루션을 제공하며, 안정적인 전력 공급과 유지관리 서비스를 통해 시장에서의 입지를 강화하고 있습니다.
그 동안 윈드파에니얼 팀의 성과는 무엇입니까?
현재 7개의 특허를 보유하고 있으며, 추가로 1개의 특허를 출원 중입니다. 2024년에도 추가 특허 출원과 PCT(국제 특허) 등록을 위해 노력하고 있습니다. 이러한 노력은 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템의 기술 확보와 보호를 위해서 입니다.
기술력과 혁신성은 여러 지원 프로그램을 통해 인정받고 있습니다. 윈드파에니얼은 KDB Start-up, 예비창업패키지, BNK경남은행 인큐베이터, 재도전 성공패키지, IP 디딤돌, IP 나래, 특허 분쟁 위험 조기 진단 사업, 경남지역 성장 사다리 지원사업, R&D 기획지원사업 등에 선정되었습니다.
또한, 경남 김해시와 실증사업을 통해 B2G 시장에 진입할 예정입니다. 그리고 독립 에너지를 필요로 하는 기업인 카라반 잼버리, 팜인테크 등과 제품 실증을 통해 판매를 계획하고 있습니다. 이와 같은 다양한 활동을 통해 기술력과 시장성을 동시에 확보하며, 친환경 에너지 분야에서의 입지를 다지고 있습니다.
윈드파에니얼 팀의 경쟁력은?
윈드파에니얼은 조선 설계, 한화, 현대 위아 등에서 개발 기술을 보유한 멤버와 우리은행 보카스 등에서 해외 영업 경력을 쌓은 멤버들로 구성되어 있으며, 다양한 산학연 연계를 통해 시너지 효과를 창출하고 있습니다.
또한, 우리 회사는 다양한 네트워킹 그룹을 보유하고 있으며, 경영 경험이 풍부한 대표를 중심으로 활발한 수요처 발굴을 진행하고 있습니다. 독립적인 기술력을 바탕으로 새로운 도전에 주저하지 않는 자신감과 도전 의식을 갖춘 것이 우리의 경쟁력입니다.
우리가 투자를 받아야 하는 이유 3가지!
첫째, 세계적인 기후 위기로 인해 친환경 발전에 대한 수요는 급속하게 증가하고 있습니다. 풍력발전 시장은 빠르게 성장하고 있으며, 이를 통해 많은 기회가 창출될 것으로 예상됩니다. 풍력발전의 미래는 공중 풍력발전이라는 말도 있을 정도로 윈드파에니얼의 사업분야는 가능성이 매우 큰 분야입니다. 성장하는 이 산업에 혁신적인 기술로 빠르게 진입하면 큰 수익을 올릴 수 있을 것입니다.
둘째, 2025년 판매를 시작으로 연도별 목표를 실현하여 2030년 안에 Exit라는 명확한 전략을 마련하고 있고, 현재 진행 중입니다. 올해 시제품을 생산하여 제품의 가치를 입증하고 제품인증 제도의 개발을 준비 중입니다. 이 전략을 통해 시장에서 빠르게 성장하고 성공적인 Exit을 목표로 하고 있습니다.
셋째, 윈드파에니얼은 시장에서 필요로 하는 공중 풍력발전 시스템을 생산하는 기업입니다. 우리는 소형 풍력발전기, 지상 본체, 벌룬 등 모든 구성 용품을 국산화하여 생산할 수 있으며, 제품 판매를 위한 다양한 인프라도 갖추고 있습니다.
우리의 제품은 스마트 그리드와 분산전원법에 최적화되어 있습니다. 기존의 타워형 풍력발전기는 설치지역의 제한, 환경훼손, 미관상의 문제로 인해 도시 주변에 설치하기 어려운 반면, 윈드파에니얼의 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템은 설치지역의 제한이 없고 미관상의 문제도 적어 도심 주변에 설치할 수 있습니다. 또한, 벌룬에 광고나 도색을 통해 관광상품으로 개발하여 지역사회 발전에 기여할 수 있습니다.
마지막으로 독자들에게 꼭 전달하고 싶은 내용은?
윈드파에니얼은 현재 시장에서 유니콘 이상의 기업으로 성장할 수 있는 가능성을 모색하고 있습니다. 친환경 AI 공중 풍력발전 시스템의 높은 제품 가치와 풍력발전 시장의 큰 규모가 만난다면 높은 수익을 창출할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이를 바탕으로 우리는 지속적인 성장을 추구하고 있으며, 시장의 요구를 충족시키기 위해 기술력을 지속적으로 발전시켜 나가고 있습니다. 유니콘 이상의 기업으로 성장할 수 있는 포텐셜을 가지고 있으며, 이를 실현하기 위해 노력하고 있습니다.
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