Dolphin Labs, 파력 에너지를 전력으로 전환

Dolphin Labs는 해양 파력 에너지를 친환경 전기 에너지로 전환하고 있습니다. 캘리포니아에 본사를 둔 이 스타트업은 해양의 파력 에너지를 활용해 첨단 데이터 수집을 가능하게 하는 원격 탐사 플랫폼, xNode Wave Energy Converter를 개발하고 있습니다.

"과학자들은 지난 30년 이상 파력 에너지 변환 기술을 연구해 왔지만, 여전히 해결되지 않은 효율성 문제가 존재합니다."라고 Dolphin Labs 선임 엔지니어 Chris Rauch는 설명합니다. "파력 에너지 변환기에서 가장 큰 과제 중 하나는 파동이 연간 300만~700만 주기가 발생하는 극한 환경에서 안정적으로 작동해야 한다는 점입니다." 

따라서 내구성이 최우선 과제입니다. Dolphin Labs는 수중 및 해수면에서 작동할 수 있는 내구성을 확보했습니다. "파도가 높아질수록 더 깊이 잠수해야 합니다."라고 Rauch는 말합니다. 이러한 유연성이 핵심입니다. 플랫폼은 100년에 한 번 올 법한 거대한 폭풍을 견디기보다는 기상 악천후 발생 시 수면 아래로 잠수하도록 설계되었습니다. 경량이면서도 비용 효율적인 선체는 선박 충돌 및 기타 극한 환경에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

원격 탐지 플랫폼의 발전을 위한 새로운 방향 제시

xNode Wave Energy Converter 플랫폼은 단순한 발전기가 아니라, 개방된 해양 환경에서 인텔리전스를 활용하는 자가 발전형 파력 탐지 시스템입니다. 기존 시스템은 대부분 태양광이나 풍력을 사용하지만, 태양광과 풍력은 불규칙하며 출력이 제한적입니다. Dolphin Labs는 새로운 방향을 제시하고 있습니다. 파동 운동은 태양광이나 풍력보다 에너지 밀도가 높은 재생 가능한 에너지원입니다. 이는 xNode가 해상 지역에서도 더 크고 전력 소모가 큰 센서를 장시간 구동할 수 있음을 의미합니다.

그러나 해양 환경에는 수많은 과제가 존재합니다. "해양 환경에서 기술의 신뢰성을 유지하는 것은 쉽지 않습니다."라고 Rauch는 말합니다. "장비를 계속 작동 상태로 유지하기가 어렵습니다. 바닷속에 설치하는 어떤 장비도 영구적인 시스템일 수는 없습니다. 갈바닉 부식이든 생물 부착이든 결국 영향을 받게 됩니다."

갈바닉 부식은 해수와 같은 전도성 환경에서 서로 다른 금속 두 개가 전기적으로 연결될 때 발생합니다. 반응성이 높은 금속(양극)은 단독으로 사용할 때보다 더 빠르게 부식되는 반면, 반응성이 낮은 금속(음극)은 부식으로부터 보호됩니다. 생물 부착이란 조류, 조개류, 박테리아 등 생물체가 물속에 잠긴 물체 표면에 붙어 축적되는 현상을 말합니다. 이러한 축적 현상은 마찰 저항을 증가시키거나 센서를 차단하여 해양 장비, 센서, 선박의 성능을 저하시킬 수 있습니다.

Rauch는 대학 졸업 직후부터 20년 넘게 다쏘시스템의 SOLIDWORKS®를 활용해 왔으며, 초기에는 해양용 하이드로포일 모델링 업무를 담당했습니다. SOLIDWORKS는 지루하고 반복적인 병목 현상을 제거함으로써 설계 프로세스를 간소화해줬기 대문에, 그가 시뮬레이션과 같은 고부가가치 엔지니어링 업무에 더 많은 시간을 집중할 수 있도록 도와주었습니다. 그는 다음과 같이 덧붙입니다. "SOLIDWORKS는 설계 과정에서 불편한 문제를 제거해 주기 때문에 진짜 어려운 핵심 과제에 집중할 수 있습니다."

Dolphin Labs는 AI를 에지 컴퓨팅 기술과 통합해 파력으로 구동되는 자사의 부표에서 데이터를 바로 처리할 수 있도록 구현하고 있습니다. 방대한 데이터 세트를 클라우드로 전송하는 대신, 탑재된 AI 모델이 센서 입력을 로컬에서 분석하고 중요한 이상 징후만 감지해 핵심 인사이트만 전송합니다. 이러한 접근 방식은 대역폭 사용을 줄이고 전력을 절약하며 Dolphin Labs 고객이 의사결정을 더 빠르게 할 수 있도록 지원합니다.

이처럼 효율성이 향상된 덕분에 보다 스마트한 해양 관측이 가능해졌습니다. 변환기 내부에는 타사 장비와도 완벽하게 호환되는 표준 과학 센서들이 내장되어 있습니다. 어류 자원 모니터링부터 CO₂ 측정, 해양 포유류의 음향 추적까지, xNode는 어떤 작업에도 유연하게 대응합니다.

또한 사용자마다 요구 사항이 다르기 때문에 이 기술은 특정 센서에 구애받지 않도록 설계되었습니다. "임무에 요구되는 센서가 어떤 것이든 자유롭게 연동해서 사용할 수 있습니다."라고 Rauch는 강조합니다.

해양 현장 배치를 향한 본격적인 추진

Dolphin Labs 팀은 프로토타입 개발에 집중하고 있습니다. 하드웨어를 주문하고 테스트 인프라를 구축하여 구조 설계를 마무리하는 중이며, 2025년 3분기 내에 첫 xNode를 해상에 배치하는 것을 목표로 하고 있습니다.