[핫피플] 김인용 오리건주립대 연구원 "파도를 전기로 바꿉니다"

“파도 에너지는 바람이나 태양처럼 단순하지 않습니다. 기존 방식대로 따라 하면 안 돼요. 바다가 어떻게 움직이는지를 먼저 이해해야 합니다.”

김인용(Inyong Kim) 연구원은 오리건 주립대학교(Oregon State University) 전기공학 박사과정에 재학 중인 한국인 연구자다. 그가 바다와 에너지에 대해 말할 때, 단어 하나하나에 깊은 확신이 실려 있다.

태양광이나 풍력과 같은 전통적인 재생에너지 연구가 주류인 요즘, 김인용은 파도에 집중한다. 그것도 단순한 이론이 아니라, 바다의 복잡한 움직임을 전기로 전환하는 차세대 파력 발전 기술 개발에 몰두하고 있다.

에너지의 새로운 지평: 바다

미국 태평양 북서부, 특히 오리건 해안은 세계적인 파력 자원 밀집 지역이다. 겨울철에는 해상 1미터당 최대 80kW에 달하는 에너지가 발생한다. 이는 해양 양식장, 무인 해양 드론(AUV), 심지어 일반 전력망에도 전력을 공급할 수 있을 만큼 강력하다.무엇보다 태양광이나 풍력보다 예측 가능성이 높고 안정적이다. 그러나 문제는 단순하지 않다.

“바다는 정해진 방향 없이 온갖 방향에서 파도가 몰려와요. 파도의 높이와 주파수도 끊임없이 변하죠.”라고 김인용은 설명한다. 기존의 풍력이나 수력과 달리, 바다의 파도는 항상 변동성과 복잡성을 동반한다.

️ ‘적절한 저항’을 찾아라: 김인용의 알고리즘

WEC(Wave Energy Converter)는 파도를 전기로 바꾸는 장치다. 이 장치의 핵심은 PTO(Power Take-Off) 시스템이다. 간단히 말하면, 파도의 움직임을 전기에너지로 바꾸는 내부 기계 장치인데, 여기에는 '댐핑(Damping)'이라는 운동 저항 장치가 있다.

하지만 이 저항을 너무 강하게 주면 장치가 뻣뻣하게 움직이고, 너무 약하게 하면 에너지를 거의 생성하지 못한다. 편집자인 Judy Twedt 박사(communications programs manager for the Pacific Marine Energy Center; Judy Twedt, PhD.)는 김인용의 논문을 읽고 그 원리를 자동차에 비유했다. “급커브에선 브레이크를 잘 조절해야 부드럽게 돌 수 있죠. 파도와의 공명도 마찬가지일 것이다.”

그래서 그는 실시간으로 파도 주파수를 예측하는 경량 알고리즘을 개발했다. 기존 기술보다 훨씬 연산 효율성이 높아, 바다 위처럼 에너지 자원이 제한된 환경에서도 적용 가능하다.

PMEC(Pacific Marine Energy Center)의 부소장인 테드 브렉큰 교수는 이렇게 평가한다. “인용이 만든 수학적 모델은 복소 공간에서 회전하는 벡터로, 실제 파도의 움직임을 정확히 예측해 장치가 파도와 동조하게 만듭니다.”

실험은 이미 시작됐다: 타이거레이(TigerRAY) 테스트

워싱턴 대학교 응용물리연구소의 PMEC 수석 엔지니어 커티스 러쉬(Curtis Rusch)와의 인터뷰가 있었다. 그는 최근 TigerRAY라는 장치를 CPower와의 협업 하에 실험했다. 초기 테스트에서는 댐핑이 너무 높아 장치가 딱딱한 뗏목처럼 움직였고, 모든 것이 뻣뻣하게 느껴졌습니다. PTO를 껐더니 부드럽게 움직이긴 했지만 역시 전력은 생산되지 않았습니다. 러쉬는 말했다: “전기를 만들어내려면 적절한 댐핑이 있어야 합니다. 이 균형을 맞추는 게 핵심입니다.”

김인용의 연구는 바로 이 균형을 맞추는 데 있어 시행착오를 줄이고 예측 기반으로 제어할 수 있는 길을 열어준다. 결국, 김인용의 모델을 기반으로 한 ‘적절한 저항 조절’이 핵심임이 입증됐다.

커티스 러쉬, PMEC 수석 엔지니어는 말한다. “그 중간 지점을 찾는 게 제일 어려웠는데, 인용의 알고리즘이 해냈어요.”

한국에서 세계로: 해양 에너지의 연결 고리

한국 출신의 김인용 연구원은 현재 오리건 주립대 AI 연구팀과 협업해, 해당 기술을 자율 제어 기반의 실시간 에너지 시스템으로 확장할 계획이다. 그의 연구 논문 *‘Real-Time Wave Energy Converter Control Using Instantaneous Frequency’*는 현재 Applied Sciences 학술지에 심사 중이다.

그의 여정은 단지 미국 현지 연구에 머물지 않는다. 해안국이 많은 아세안(ASEAN) 국가들에도 그의 기술은 매우 시의적절하다. 기후 변화에 취약하지만 해양 에너지 자원은 풍부한 동남아 지역은, 그의 연구가 기후 대응과 에너지 독립의 미래를 여는 열쇠가 될 수 있다.

“파력 발전기가 조금만 더 똑똑해지면, 전 세계가 바다에서 에너지를 얻을 수 있어요.”

연구 정보김인용, 브렉큰 T 외. 실시간 주파수 기반 파력 에너지 변환 제어 알고리즘, Applied Sciences, MDPI (심사 중)

위치: 오리건 주립대학교 Wallace 에너지 시스템 및 재생 에너지 센터 태그: 인용 김, 파력 에너지, 재생 가능 에너지, 한국 연구자, PMEC, AI 제어 시스템

✍️ 편집자 주:이 기사는 한국 청년 연구자의 글로벌 도전을 통해, 아세안과 전 세계가 직면한 에너지 위기에 대응하는 또 하나의 길을 제시합니다.

이 기사는 PMEC와 기사 제휴로 원문을 번역하여 제공합니다.

원문은 아래 주소에서 볼 수 있습니다.

PMEC – https://www.pmec.us/blog/2025/4/17/research-spotlight-predicting-the-next-wave

*PMEC(PACIFIC MARINE ENERGY CENTER)는 해양 재생 에너지의 책임 있는 발전을 위해 과학적 이해를 확장하고 이해관계자들을 참여시키며 학생들을 교육하는 대학 연합체다. 워싱턴 대학교, 오리건 주립 대학교, 알래스카 페어뱅크스 대학교의 연구원들은 해양 에너지 기술 개발자, 학술 및 국립 연구소 연구원, 해안 지역 사회 구성원, 해양 사용자, 연방 및 주 규제 기관 및 기타 정부 관계자들과 긴밀히 협력하여 해당 분야의 주요 과제를 해결하고 발전을 가속화GKS다.

PMEC는 파력, 조력, 강력 및 해상 풍력 자원을 포함한 해양 에너지의 기회, 능력 및 영향에 관한 객관적인 목소리 역할을 수행하고 있다.

[김혜주 객원기자] | AseanExpress 특별기고