1. 개요
아하에너지 홈페이지 2015년 이후부터는 사이트에 접속이 되지 않는다.[1]
아카이브(2014년12월16일08시52분 수집됨) 플래시 떡칠이라도 했는지 2021년 플래시 지원이 종료된 후로는 더이상 지원되지 않는다는 창만 뜬다.
2008년 경부터 두각을 드러낸 엉터리 기술로, 서울 지하철 환풍구에서 나오는 바람으로 풍력 발전을 할 수 있다는 아이디어로 특허를 얻으며 유명해졌다. 지하철 환풍구에 풍력 발전기를 설치해서 그 바람으로 발전을 한다는 것.
2. 문제점
"환풍기 돌리면서 나오는 바람을 쓰지 않는 것은 아까우니 그 앞에 발전기를 설치해서 환풍기를 돌리는 전력의 몇 %만이라도 회수하자"가 이 발상의 취지다. 근본적인 아이디어는 하이브리드 자동차의 회생제동과 같으며 열역학 법칙을 위배하지 않는다. 환풍기는 제동없이 24시간 돌아가야하는 물건이라는 것을 생각하지 않는다면 말이다. 학부 1~2학년 수준에서 해당 법칙을 잘못 이해하면 이렇게 생각할 수 있지만, 열역학 제2법칙은 에너지의 변환효율이 100%가 되지 않는다는 말이지 한번 쓴 에너지는 회수할 수 없다는 이야기는 아니다. 만약 그랬다면 에너지를 열로 변환했다가 전기로 다시 변환하는 모든 발전과정은 무용지물이 될 것이다.[2]풍력 발전기는 환풍기 입장에서 공기 순환을 저해하는 장애물로 작용하기 때문에, 이전과 동일한 수준의 공기 순환 성능을 얻기 위해서는 환풍기의 바람 강도를 올려야 한다. 여기에 들어가는 추가 전력은 당연히 풍력 발전기의 발전에 의해 회수되는 전력보다 높을 수밖에 없다. 그렇다고 환풍기의 출력을 유지한 채로 성능 저하를 감수하고 풍력 발전기를 설치하는 것은 그냥 환풍기를 약하게 가동하는 것만 못하다.
사실 당시 보도 자료에 따르면 주행풍을 사용하는 것을 상정하던 것으로 보이는데, 카이스트 교수의 말처럼, 전동차가 공기를 밀어내는 과정을 방해하기에 오히려 주행 연비가 떨어진다. 그나마 연비에 영향을 안 받으려면 플랫폼 정차 시의 주행풍만 사용해야 할텐데, 주행풍 발전기로 인한 공기흐름 방해로 미약한 수준의 제동 효율 향상이 있을 수는 있으나 하술될 KERS에 비해 발전 효율이 떨어진다. 또한 발전에 충분한 풍속이 나올지가 문제고, 설령 발전이 되더라도 예산 한계상 설치 위치는 환풍구일 수밖에 없는데 이는 평시 환풍흐름에 방해가 된다. 아주 정교한 제어를 통하지 않는다면 손해보는 것만큼의 효율이 나오지 않을 가능성이 높다.
원래 목적에 어긋나는것들을 역시 고려하지 않았다. 예를 들어 선풍기를 틀어놓고 그 앞에 풍력 발전기를 달아도 분명 그 풍력 발전기에서 전기는 생산이 된다. 단지 선풍기의 목적은 '몸을 시원하게 하는 것'인데, 사람이랑 선풍기 사이에 풍력 발전기를 두면 원래 목적을 방해하는 셈이다. 종합하자면 환풍기로 환풍을 완전히 다 한 후 발전기를 추가로 돌릴 잉여 에너지가 남는다면, 발전기를 달아 전기를 만드는 것이 아니라, 환풍기 출력을 적정 수준으로 줄여 애초부터 전기를 덜 쓰는게 훨씬 효율이 좋다는 것이다.
3. 정신승리
...하지만 이런 사정에도 불구하고 아하 에너지 관계자의 말은 가관이다.
서울메트로 신사업 개발단 박태식 부장은 "효율이 떨어진다는 지적이 있어
을지로 3가역 안 2곳에서 시험적으로 가동해 보기로 했다"며 "지적된 문제에 대해서는 충분히 고려할 것이다"라고 설명했다.
서울 메트로와 함께 사업을 진행하는 아하 에너지 허현강 대표는 "손실에 대해선 고려해 보지 않았지만 발전에서 나오는 에너지가 더 많을 것이다"라며 "실제로 되냐 안 되냐가 중요한 거지
물리학 법칙은 생각할 필요 없다"고 했다.
그리고 에너지 보존법칙을 당사의 의견과 배치되는 의견이라고 했다. 다만 열역학 법칙에 위배된다는 것은 잘못 이해한 것이다. 이 제품의 특허나 원리는 영구기관이나 효율 100%라는 말이 없으므로 위배되는 점이 없다. 만약 환풍기를 돌리는 전력 이상을 회수할 수 있다고 말했다면 위배되었을 것이다.
이딴 걸 굳이 시험해 보겠다는 서울메트로도 이건 뭐 병신도 아니고인 건 마찬가지이다. 물리학 전문가의 자문 정도만 받아봐도 투자 대비 이익이 전혀 나오지 않는다는 걸 알 수 있는데 말이다. 다만 뜻 말만 들어보면 그럴싸하다보니[3] 깊이 생각 안 하면 쉽게 문제점을 찾아내질 못한다. 이건 이슈가 되니깐 파고드는 사람이 많다보니 알아챘을 뿐이다.
자유 게시판이 있지만 관리자가 불리한 글들은 다 지우는 거 같다. 자기들끼리 짜고 올린 글로 추정되는 글이 대부분. 그 외에도 서울메트로 관련해서 안 좋은 쪽으로 유명해지자 각종 인터넷 블로그와 자유게시판 등을 돌아다니며 소송드립을 쳤다가 꼬리 내렸다는 혐의도 있다.
2010년 3월 쯤에 상하이 지하철에 그걸 설치한다는 뉴스가 2월쯤에 나왔다. 그러나 과학기술은 공신력 있는 학술지의 인정, 또는 논문, 보고서 등으로 증명되는 거지 언론 보도나 해외의 기술 유치로 증명되는 건 아니다.
결국은 모 탄광의 송풍기 앞에 설치해서 잘 가동중이라는 자랑을 한다. 당연히 탄광용 초강력 송풍기 앞에 달아놨으니 발전이야 되지. 실측해보면 발전량이 송풍기의 전력 사용량 증가분 더하기 느려진 풍속으로 인한 에너지 감쇄에 못 미친다는 계측량의 공개는 절대 안하겠지만.
차라리 지하철의 감속으로 KERS를 돌려 발전을 하겠다면 모를까. 이는 이미 사용한지 오래되었다.[4] 백보 물러나서 지하철 바람을 이용한 자연환풍을 하는 역에 설치한다고 해도, 결국에는 환풍이 저하될 것이다.
결국 잇따른 비판에 이어 서울 메트로는 사업을 접었다. 기사
4. 유사품
유사품 설명에 앞서 간략히 설명하자면, 그냥 낭비되는 에너지를 재활용한다는 아이디어 자체는 충분히 인정받을만 하고, 지금도 세계 곳곳에서 연구되고 있다.[5] 여기서 중요한 건 그 에너지를 활용하는 것이 원래 목적을 방해하진 않는가.라고 할 수 있다. 만약 완전히 그냥 버려지는 에너지라면 재활용하는 편이 확실히 좋다. 근데 만약 이런 에너지를 활용하려고 원래의 목적을 방해하면 그건 그야말로 삽질.다만 유사품 중에도 아하 에너지처럼 그런 경우와 KERS처럼 그렇지 않은 경우 두 가지가 존재하니 어느 정도 구분할 필요는 있다.[6] 덧붙여 이 조건을 만족한다 하더라도 효율이 떨어져서 실용적이지 못한 경우도 있다. 일단 원래 목적을 방해하지만 않는다면 버려지는 에너지를 활용하는 것이니 효율이 무조건 플러스가 되기는 하는데, 실제로는 경제적인 비용이나 에너지의 변환 효율 따지면 수지가 마이너스가 되는 경우가 많다.
발전에 관한 것은 아니지만, 남는 에너지를 활용하는 사례로 도자기나 숯을 구운 뒤 가마에 남는 여열을 사우나로 활용하거나 열병합 발전에 남는 열을 난방에 사용하는 경우가 있다. 사실 이는 현대에도 발전소의 열효율이 처참하기 때문에 가능한 것이다. 이론만 따지자면 실온에 가까울 때까지 열을 발전에 활용한 후 대기로 방출하는게 효율은 높다. 그러나 마찰력이나 열손실을 고려하면 어느정도 이하의 온도차는 경제성 있는 발전에 필요한 전력이 안 나온다.
4.1. 자동화기
자동화기의 대부분이 새로운 탄을 급탄하기 위해 화약의 연소 가스의 힘을 사용하는데, 이는 본래 총기의 순기능인 발사체 추진의 효율을 저해시켜 탄속이 저하되나, 그럼에도 불구하고 자동 급탄 및 연속사격이라는 새로이 창출되는 가치가 더 크기에 연사를 통한 시간 대비 투사 화력이 총기 성능의 주요 성능 지표가 되었다.4.2. 알터네이터(제네레이터, 일명 제네레다)
"그럼 자동차에 있는 발전기는 뭐냐?" 할 수도 있겠지만, 내연기관 달린 보통의 자동차는 전기가 없으면 안 돌아간다. 당장 엔진의 시동부터가 4행정 기관 문서에서도 볼 수 있듯, 가솔린이나 가스 차량은 얄짤없이 점화 플러그 없인 엔진이 아예 안돌아가고, 디젤엔진일지라도 시동을 걸기 위해선 시동 모터가[7] 강제로 크랭크 축을 돌려줘야만 한다.[8] 사실상 디젤이면서 플라이휠을 크랭크로 돌리거나 리코일 스타터를 쓰는 경운기를 빼면 전기없인 기본적인 자동차의 구동 자체가 안된다.[9][10] 현세대의 자동차에 이르러선 자동차 내부 편의를 비롯해 주행시 전자제어장치들은 전부 전기로 구동되고, 도로교통법상 이 중 일부[11]가 없으면 도로 주행이 불법이기에 사실상 자동차가 자동차로 다니려면 전기가 있어야하는 상황이 되었다.자동차에 달려있는 에어컨을 생각하면 이해하기가 쉽다. 주행중에 전기로 작동하는 에어컨을 틀면 크게는 엔진에서 얻어지는 출력의 약 20%까지도 에어컨을 돌리는데 들어가기 때문에 자동차 주행에 필요한 출력이 줄어든다. 에어컨 틀고 언덕을 올라갈 때 차가 빌빌대는게 이때문이다. 그럼에도 불구하고 더운 여름에 에어컨을 가동함으로써 얻어지는 쾌적함이 더 크기 때문에 주행 출력의 감소를 감수하고서라도 에어컨을 가동하는 것이다.
4.3. 차량 주행풍 발전기
고전적이지만 끊이지 않고 제시되고 있다. 결론은 전동차와 같이 연비로 인한 손실이 발생하여 무의미. 다만 고속도로에 한해서는 발전주체와 차량운용주체가 별개이기에 발전주체는 별 손해 없이 무상으로 발전이 가능하며, 만약 정부가 주체라면 국민들의 연비손실로 인한 추가적 유류세 소득을 노릴 수도있다. 물론 국가 전체로 보면 손해인 것은 마찬가지.4.4. 램 에어 터빈(Ram Air Turbine)
항공기의 전원이 손실된 경우에 비상용으로 사용하는 소형 풍력발전기이다. 이것 역시 역학적으로는 이득보다 손실이 크지만, 비상시에 항공기 제어에 필요한 최소한의 전력을 얻기 위해 약간의 운동에너지 손실을 감수하는 것. 물론 평상시에는 기체에 수납되어 있어서 볼 일이 없다. 에어캐나다 143편 불시착 사건에서 실제로 사용된 바 있다. 바꿔 말하면 항공기에서도 비상상황에서만 최후의 수단으로 쓰도록 되어있는 발전방식을, 지하철에서 상시 가동하겠다는 게 아하에너지의 정신나간 발상이라는 것이다.4.5. 급수탑/ 양수발전
전기를 통해 펌프로 물을 끌어올린 다음 퍼텐셜 에너지를 이용해 가압된 물이나 전기를 생산하여 시스템에 보급하는 체계로, 변환 과정을 거치면서 손실이 발생하므로 에너지 총량만 따졌을 때는 낭비가 맞다.하지만 양수발전의 의의는 발전소가 생산하는 대량의 에너지를 저장해서 필요할 때 공급하는 것이다. 발전소가 담당해야 하는 전력의 부하는 낮에 늘어났다가 밤에 줄어드는 순환을 보이는데, 발전소는 심야가 되었다고 해도 함부로 발전 용량을 줄일 수 없으므로[12] 낭비되는 전기가 발생하게 된다. 이 남는 심야전기로 펌프를 돌려서 전기를 위치 에너지로 저장하면 낮의 피크 아워에 추가로 발전을 하면서 공급 한계량을 올려줄 수 있고, 설계 단계에서 양수발전을 감안해 발전 용량을 최적화할 수 있으므로 결과적으로 운영 비용 절감과 서비스의 질적 향상이라는 순기능을 얻을 수 있다.
다만 이 경우도 발전과 양수용량에 한계가 있는 소형 댐이라 그렇지 그냥 수요에 맞춰 방류량도 조절하는 설계가 훨씬 효율적이다.
4.6. 넵튠 발전기
일본에서도 후쿠시마 원자력 발전소 사고를 계기로 거세게 불어닥친 반핵열풍을 타고 비슷한 발전 방식을 특허출원 중인 사람이 있다. 바다의 신의 이름을 따 넵튠이라 이름 붙인 이 발전의 대략적인 방식은1.심해에 발전기를 설치한다.
2.해상까지 파이프를 설치한 다음 파이프로 물을 쏟아부어서 낙차를 통한 퍼텐셜 에너지로 발전을 한다.
3.발전에 사용한 물은 보조용 조력발전기로 펌프를 돌려 배수한다.
환풍기 발전에 비해선 뭔가 그럴듯 하다고 생각할 사람이 있는데 개념적으로는 댐에 물채워서 낙차로 발전하되, 댐에 물채우기 불편하니까 해저에다 비슷한걸 설치하자는거다. 분명 말하자면 저 "보조용" 조력 발전기만 떼놓고 본다면 유의미한 양의 값으로 전력을 생산할 것이다. 그러나 전체 시스템을 본다면? 에너지 손실을 0으로 가정해도 저 시스템에서 뽑아낼수 있는 에너지는 딱 저 보조 조력발전기에서 생산되는 에너지 만큼뿐이다.
물론 터빈이 돌아가기만 하면 전기는 생산될 것이다. 그런데, 급수탑은 물을 위로 지속적으로 공급해줘야하는게 문제라면, 이건 어떻게 고압의 심해수를 밀어내고 배수를 하느냐가 문제가된다. 해수면 레벨로 올려서 배수하건, 물에 압력을 가해서 해저에 배수를 하건 결국은 펌프로 물에 압력을 가해줘야 한다. 바로 위의 수력발전이 심야전기를 이용해서 펌프를 돌리는것과 다를 바가 없는 이야기다. 쓰더라도 제한적이고, 심지어 기존 인프라에서 충분히 가능한걸 별도 설비까지 들여가며 비효율적으로 구현하는것이다.
물론 일본 5ch에서 신나게 까이고 있다. 일본 내 반응과 원본 뉴스 확인은 다음 링크 참조. #
4.7. 실외기 발전기
http://news.unn.net/news/articleView.html?idxno=126384. 에어컨 실외기에 풍력발전기를 달아(...) 전기를 생산하는 기술이 대학생 종합경진대회 우수상을 수상했다. 이것도 에어컨 실외기에서 뿜어져 나오는 바람을 에너지 원으로 활용하고자 하는 의도만 좋을 뿐 전혀 쓸모가 없는 삽질이다.[13] 왜 이게 쓸모가 없냐면, 실외기는 열을 밖으로 방출하기 위해 바람을 내뿜는 것인데 여기에 발전기를 달면 실외기의 성능이 저하되기 때문이다. 한마디로 원래 목적을 상실한 것이라 삽질.
따로 날개를 추가하지 않고 실외기 날개에 자석을 달면 되지 않느냐고 생각할 수 있는데, 렌츠의 법칙에 따라서 발전되는 만큼 흐름이 방해된다.
하지만, 에어컨 실외기는 쓰러지지 않았다(...) 1년 뒤, 물리학과에서
다만 구식 정속형 에어컨이라면 비효율적이긴 해도 약간의 효과는 있다. 실외기 출력을 20%만 돌려도 되는 상황이더라도 무조건 100%를 당겨버리기 때문. 물론 아날로그 제어는 되는 물건이라 희망온도보다 높으면 100% 가동 밑으로 떨어지면 0% 중지 식으로 동작하고 온도차가 커서 많이 냉각해야 하는 상황에 발전기를 돌리고 있으면 당연히 가동시간이 길어져서 제목적을 다 못하게 되나 공기토출구를 2개로 만들어 급격한 냉각을 하는 경우에는 발전기가 방해하지 않게 하고 이미 방은 냉각시켰고 다만 계속 에어컨을 켜두면서 실외기가 켜졌다꺼졌다 하는 식으로 미세하게 온도조절을 하는 경우에는[14] 발전기를 거쳐서 출력 조절 대용으로 쓰면 원래 기능을 방해하지 않으면서도 이론상 아주 약간이나마 절약이 되기는 한다. 2013년 당시에야 인버터제어가 되는 에어컨은 극소수 고급모델에 한정되었고 대다수는 100% 출력이 필요하지 않은 상황에서도 제어기술의 문제로 무식하게 100% 출력으로 땅기고 보는 정속형 에어컨이 대부분이었던 시절이니 학회에서 상을 주기는 한 부분은 이해는 간다. 최소한 장시간 운전시에는 이론적으로 아예 틀린건 아니니까.
원본 아하에너지로 치면 정속형 에어컨은 기존 설비용량의 100%는 낭비이고 한 20~80%만 있어도 되는 상황에서도 환풍기 기술이 구닥다리라 출력 제어를 할 수가 없는 경우에 해당할 것이다. 이 경우라면 환풍효율을 20% 이내 범위로 저하시키는 풍력 발전기를 달면 비효율적이나마 절감 효과가 있다. 물론 당연하게도 이러느니 인버터 에어컨처럼 출력 제어를 할 수 있게 기술을 개선하는게 훨씬 낫지만.
결국 2010년대 중후반부터 제어기술이 발전하여 의미없는 짓거리가 되었다. 2021년 요즘 시대에 에어컨 실외기에 발전기를 다는 짓거리 하느니 필요한 만큼만 냉각기를 가동할 수 있도록 개선된 인버터형 에어컨으로 바꾸는 게 더욱 효율적이다. 인버터 제어가 되는 요즘 에어컨에서는 진짜 뻘짓이다. 참고로 정속형 대비 인버터 제어 에어컨의 효율은 3배 이상이다. 요즘은 저가형 벽걸이 에어컨을 제외하면 대부분 인버터 제어가 된다.
4.8. 청계천 수력발전
2014년 서울시에서는 청계천의 물을 이용하여 수력발전을 하여 스마트폰 무료 충전 서비스를 제공하겠다고 밝혔다. 따지자면 건천인 청계천에 물을 끌어오기 위해서 에너지를 소비해야 하므로 아하 에너지의 발상과 같다.[15] 그러나 청계천의 펌프는 수력 발전이 목적이 아니고 어차피 도심 미관 및 열섬 현상 해소를 위해 전기를 들여가며 억지로 물을 끌어오는 케이스이며, 퍼올린 물은 소기의 목적을 달성한 뒤에는 한강으로 그저 흘러갈 뿐으로 따로 하는 일이 없다.한편, 기사 댓글을 보면 "유량을 유지하려면 펌프를 더 강하게 돌려야 한다"와 같은 댓글 들이 있지만, 소형 발전기 몇 개 설치한다고 펌프 출구까지 물이 차오를 일이 없으니 틀린 얘기다. 일단 펌프에서 빠져나온 물은 어디 고이는 것이 아닌 이상 하천을 따라 흘러갈 수 밖에 없으므로 방해물로 유속이 느려지면 유량이 줄어드는 게 아니라 수심이 깊어진다. 따라서 유량이 줄어든다면 펌프에서 빠져나오는 물의 양 자체가 줄어든다는 얘기다. 그런데 청계천에 물을 대는 펌프는 수중으로 물을 밀어넣는 것이 아니라 수면보다 더 높은 곳까지 끌어올려 흘려보내는 형태이다. 출력이 일정하다 하면 펌프에서 나오는 유량은 출구압력에 영향을 받지만 수면이 조금 높아진다고 해서 여전히 공기중으로 빠져나오는 관로의 출구압력이 영향을 받을 일은 없다[16]. 따라서 유량의 변화는 없지만 그럼에도 유속이 느려져서 생기는 문제를 고려할 필요는 있을 수 있겠다. 하지만 소형 발전기 몇 개 설치한다고 유속이 느려져봐야 얼마나 느려질까....
[1]
2015년 9월 10일에 폐업 신고 하였다.
[2]
사실 엄밀하게 말하자면 열역학 제2 법칙과 에너지의 변환은 큰 관계가 없다. 변환효율은 엔트로피 증가에서 파생되는 결론일 뿐이며, 100%가 아니라 이상적인 경우(카르노 기관)보다 항상 비효율적이다.
[3]
쉽게 말해 일단 발전이 되기는 되는 것.
[4]
1990년 말 이후 들어온 전동차들은 죄다 회생제동이라고, 제동 시 모터를 열차의 관성으로 돌려 발전한 다음 이걸 다시 송전선으로 내보낸다. 자동차와의 차이는 만들어진 전기를 배터리에 넣고 자기가 쓰느냐와 다른 열차에 주느냐의 차이다.
[5]
열병합 발전소나 공장의 폐열을 이용해서 물을 데우거나 끓여서 온수나 난방을 공급하는 시스템 등.
[6]
이를 위해 공학의 발전이 있는 것이다. 단순한 과학적 법칙만을 잣대로 들이댈 것은 아니다.
[7]
흔히 셀 모터, 세루모다로 불리는 그것.
[8]
물론 해당 장치가 개발 되기 전엔
경운기마냥 줄을 당기거나 크랭크를 돌려야했지만, 디젤 자동차는 전기 시동 시스템 개발 이후 개발되었다.
[9]
수동변속기 차량 밀어서 시동 거는 방식이 이거다. 줄 당기거나 크랭크 돌려서 거는 방식이 이거랑 원리가 같다.
[10]
전기자동차라면 상술한
KERS를 제외하고선 동력을 다시 알터네이터로 보내어 에너지 효율을 떨어트리는 뻘짓은 안한다.
[11]
방향지시기 등.
[12]
밤이라고 강의 흐름이 멈추는게 아니다.
[13]
이게 왜 어처구니가 없냐면... 이공계 학회에서 주는 상이다.
[14]
이게 실외기가 켜지고 꺼지는데 시간이 걸려서 최소가동시간이 있는데다 1분만 돌려도 되는 상황이라도 구조적으로 최소 2~3분은 돌게 된다. 상술했듯 희망온도 유지하려고 1~2도 내리는 것 정도는 100% 만땅 출력으로 당길 필요도 없는 상황이고.
[15]
하루에 공급되는 물 중 약 23%에 해당하는 2만 2000톤은 지하철역에서 버려지는 유출지하수를 사용한다. 지하철역의 유출 지하수의 에너지는 어차피 버려지던게 맞긴 하다.
[16]
수중에서 물을 밀어넣는 경우에는 유량을 유지할 때 유속이 느려져 수면이 상승하면 수중 압력이 높아져 출구압력이 높아지기 때문에 더 큰 에너지가 필요하다.