[에너지공학] 풍력에너지

목차

1. 풍력발전의 필요성

2. 풍력발전의 원리와 종류
2.1 풍력발전의 개요
2.2 풍력발전의 원리
2.3 풍력발전기의 종류
2.3.1 동기 발전기
2.3.2 농형 유도발전기
2.3.3 권선형 유도발전기

3. 풍력발전의 현황
3.1 국외
3.1.1 국외 풍력에너지 동향
3.1.2 해외 풍력발전 기술의 동향
3.2 국내
3.2.1 국내풍력발전 기술 현황
3.2.2 국내기술개발 추진 성과
3.2.3. 풍력발전기 국내 보급가능 지역

4. 풍력발전의 미래

본문내용

목표로 로타블레이드 개발을 중점으로한 750kW 수평축 풍력발전기 개발과제가 수행되어 전남 무안 연장에서 실증시험중에 있으며, 기존 국외 되입된 전력변환장치와 제어장치의 국산화 개발이 2002년을 개발목표로 2000년에 착수되었고, 또한, 2001년을 개발목표로 중대형(600kW∼750kW)급 동력전달장치, 발전장치 등의 개발연구가 착수되어 풍력발전기의 실용화 가능성을 증대 시키고 있다.
한편 기초연구로서 국내 풍력에너지 부존량 조사분석이 지속적으로 실시중에 있어, 보다 정확한 국내 풍력에너지 가용량의 계측을 통한 풍력자원 분포도(Wind Energy Map) 개발과 이에 근거한 장기적인 풍력 발전기 보급계획의 수립이 가능할 전망이다.
3.2.2 국내기술개발 추진 성과
현재까지 추진된 풍력에너지 개발을 통해 얻어진 성과는 크게 기반기술 성과와 상용화 기술 개발성과로 분류할 수 있다. Table 2에 요약하였다.
분류
내용
기반기술
국내 풍력 자원 측정 분석 및 풍력에너지 잠재량조사를 통한 일부지역의 풍력에너지 가용량 예측 성과
시스템의 공력, 구조설계 및 진동특성의 기초연구를 통한 기반기술의 확보
연구용 중소형(2∼50kW) 풍력발전기 시험 제작을 통한 시스템 기초기술연 구결과 습득
풍력발전 시스템의 운용기술 구축 등이다
상용화 기술개발
수직축 풍력발전시스템(50∼300kW)의 국산화 기술개발을 수행하여, 실증시 험을 완료하였고,
중대형(750kW) 수평축 풍력발전기 시험개발을 완료하여 실증시험 수행중 이다.
풍력 발전시스템의 회전자, 동력전달장치, 전력변화설비, 발전 및 제어장치 등의 관련 분야 전문 산업체의 개발사업 참여 확대로 풍력발전기의 상업화 기반이 확보
Table 2
3.2.3. 풍력발전기 국내 보급가능 지역
국내의 풍력에너지자원 우수지역은 이미 기상청 자료 분석과 해당지역의 직접 계측을 통한 분석을 수행하여 확보된 상태이다. 특히 제주도, 경북 동해안, 전북 및 전남 서해안, 그리고 대관령지역이 풍력등급 4∼6등급으로 아주 우수한 자원을 보유하고 있고, 특히, 제주도 지역과 동해, 남해의 해안선지역, 그리고 내륙의 고산지역이 풍력에너지 자원이 우수한 것으로 조사되었다.
현재의 기술수준으로 풍력발전이 가능한 에너지 밀도는 200W/㎡ 수준이며 풍력발전기가 보급가능한 지역으로는, 서해안의 대단위 간척지역 방조제에 대규모의 풍력발전단지 조성이 가능하며, 설치가능 지역으로는 새만금 방조제(11km), 시화방조제(12km), 대호 방조제(7.8km)등이다.
우리나라 내륙의 강풍지역으로는 내륙의 고산지역과 해안의 강풍지역으로 볼 수 있는데 강원도 대관령, 경북 포항, 전남 목포, 경남 거제, 부산, 전북 군산, 인천 지역등이 특히 강풍지역으로 풍력발전기 설치 가능지역으로 선정될 수 있다.
우리나라에서 가장 바람이 많은 제주도 지역에는 풍력자원조사를 통한 기반 자료가 구축된 상태이다. 현재 4.2MW 용량의 풍력발전단지가 운용중인 행원을 비롯하여, 용당, 접지, 우도 등 제주도 대부분이 설치 가능지역으로 조사되어 있다.
이들 자원조사결과로 예측할 때, 국내 전체의 풍력에너지 자원량은 제주도, 경북포항의 에너지 밀도가 500W/㎡인 것을 비롯해 평균에너지 밀도는 100W/㎡ 정도로 추산되며, 이는 연간 660,000,000MWh의 전력생산이 가능한 자원이다.
또한 우리나라는 삼면이 해안선으로 구성된 국토의 특성에 따라 무한정의 Offshore 에너지 잠재량을 보유하고 있으며, 국내에 보급된 풍력 발전기 총 보급현황은 6.7MW로서, 주요 설치지역인 제주행원단지에 4.25MW, 무안시험단지에 1.3MW 그리고 울릉도 지역에 0.6MW가 설치되어 있으나, 거의 외국제품에 의존하고 있는 실정이다.
4. 풍력발전의 미래
풍력단지 조성에 관한 사전 조사 및 기술적 지원은 정부가 부담하여 개인 발전 사업자의 상업용 풍력단지 건설을 유도하기 위한 국가주도 시범단지 건설, 운영비(인건비포함) 및 부대설비 공용사용을 감안하여 자체 예산으로 신규 증설이 가능하도록 중대규모 단지를 건설한다. 이때 초기 풍력시장 창출과 풍력단지로의 경쟁력 확보를 위한 임계규모까지의 정책적 정부 지원이 필요하며, 시범단지 운용결과에 따른 풍력발전의 적정 매입단가 제시로 향후 개인 발전 사업자 육성 지원책이 요구되어진다.
또한 산업자원부, 에너지 관리공단, 한국전력공사, 에너지기술(연), 시도지자체의 협조체계 및 계통 연계를 위한 기술적 방법 규정 신설 및 단기간 정부 지원금 확보를 통하여 에너지 대체 및 환경개선 효과 기술 개발 및 풍력관련 산업 성장 및 지역경제 부양을 꾀할수 있는 기술 개발 및 부대 효과를 창출한다.
2002년도 50MW 국가 주도 풍력발전단지의 건설이 현실화 될수 있다면 연간 120.000MWh의 청정 전력에너지 보급효과가 발생하며, 연간 120.000MWh의 풍력발전 전력은 연간 3만 TOE의 대체에너지원 발생 효과가 있고, 이로인해 연간 98.000톤의 이산화탄소 발생 저감으로 인한 환경개선 효과가 있으며, 석탄화력 발전 대비 9억 ∼ 16억원/년의 회피 비용을 창출한다.
뿐만 아니라, 국내 풍력산업 보급시장의 안정적 확대와 기술개발 촉진으로 인한 환경친화적 에너지 기술자립으로 국가 경쟁력의 제고 및 신용도에 긍정적 영향을 미친다.
또한 국내 풍력발전 산업 및 시장의 확대로, 풍력 발전 시트템의 국산화 기술개발촉진, 기간산업체의 참여동기 개발 및 관련 사업기술발전등의 연쇄적 파급효과 및 대형 풍력발전시스템의 제조 및 대규모 풍력단지의 건설과 운용에 따른 고용창출 효과가 크며 지역경제의 활성화 효과 및 협소한 우리 국토의 사정상 복합적으로 국토활용에 적합한 풍력기술의 보급촉진으로 제방, 도로변, 산간오지지역등에 대한 국토 이용효율성을 향상시킬 수 있다.
5. 참고 문헌
풍력발전의 현황과 미래. 손충렬 (인하대학교 산업과학기술연구소 대체에너지 시스템연구개발센터). 2000.
국내외 풍력발전의 기술발전 및 보급현황. 손충렬 (인하대학교 산업과학기술연구소 대체에너지 시스템연구개발센터). 1998
한국의 풍력발전 현황 및 전망. 김두훈(유니슨산업주식회사연구소장)

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