바람이 전기를 만든다!
우리나라의 풍력발전 모든 것!

 어제는 비바람이 몰아쳐 출근길 어려움을 겪은 분들이 많으셨죠? 여름철에는 우리의 땀을 식혀주기도 하고, 때론 막대한 피해를 입히기도 하는 바람. 여러분들은 이처럼 다양한 얼굴을 갖고있는 바람이 전기도 만들어내고 있다는 사실을 아십니까? 바람을 이용하여 전기를 얻는 풍력발전이 바로 그것입니다.

 ‘바람이 전기를 생산해낸다’라는 말이 어떻게 보면 어색해보이기도 합니다. 그러나 세계적으로도, 그리고 우리나라에서도 신재생에너지분야 중 풍력발전은 매우 유망한 산업으로 보아 이미 풍력단지가 설치되었거나 건설 중에 있습니다. 풍력발전은 어디에서, 어떻게 이루어지며, 어떠한 조건이 필요한지, 그리고 우리나라 어디에 건설되어 있는지 알아보겠습니다.

해상풍력발전 @Kim Hansen / http://ko.wikipedia.org

풍력이란?
 풍력은 바람에너지를 전기에너지를 바꿔주는 원리로 풍력발전기의 날개가 회전되면서 생기는 회전력으로 전기를 생산합니다. 날개, 변속장치, 발전기로 구성되어 있으며, 바람이 날개를 회전시키면 기계적 에너지로 변환하는 장치입니다. 여기서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해 변속기어에 전달되면 발전기에서 회전수를 높여 발전기를 회전시킵니다. 즉, 발전기는 날개에서 생성된 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 역할을 합니다.


풍력발전의 분류
 풍력발전의 분류는 회전축의 방향에 따라 수직축 발전기와 수평축 발전기로 나뉩니다.
수직축 발전기는 회전축이 지면과 수직으로 설치되어 바람의 방향과 상관없이 가동이 가능하며 바람추적장치가 필요하지 않고 사막이나 평원에 많이 설치되지만, 비용이 비싸고 효율이 수직축 발전기에 비해 떨어진다는 것이 단점입니다. 현재 미국에서는 소용량으로 가동 중에 있습니다.

수평축 발전기는 우리가 흔히 알고 있는 풍력 발전기로 회전축이 지면과 수평으로 설치되어 있으며 바람을 최대로 받기 위해 바람추적장치가 필요합니다. 풍력발전 중에서도 안정적이고 효율적이라는 장점을 갖고 있습니다. 
 

강원도의 풍력발전


 운전방식에 따라 기어드(Geared, 증속기형) 발전과 기어리스(Gearless, 집결식) 발전이 있습니다. 기어드형 풍력발전시스템은 간접구동식으로 풍력터빈의 초기 개발 단계부터 적용되어 지금까지 발전되어 왔고 관련 시장의 대부분이 이 형식입니다. 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는 발전시스템이며, 높은 정격회전수에 맞추기 위한 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치(증속기)가 장착되어 있습니다.

기어리스형은 가변속 운전동기형 발전기기를 사용하는 시스템이며 증속기어 장치가 없어 회전자와 발전기가 직결되는 형태입니다. 발전효율이 높으나 가격이 비싸고 크기가 큰 단점이 있습니다.

육상풍력발전 @WAstateDNR - Department of Natural Resources / http://www.flickr.com/photos/wastatednr/3290759855/

풍력발전의 기본 원리
 풍력발전의 기본 원리는 풍속이 세고 풍차가 크면 클수록 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. 그래서 바람의 세기와 풍차의 크기가 풍력발전의 핵심입니다. 날개 길이에는 제곱에 비례하며 풍속은 세제곱에 비례합니다. 또 높이가 높아질수록 바람이 세게 불기 때문에 높은 산에 풍력발전소가 위치하는 경우가 많습니다.

바람은 평균 초속 4m/s 이상이 부는 바람이 필요합니다. 이 정도의 풍속은 나뭇가지가 흔들리는 정도이며, 2m/s는 바람을 느끼는 정도, 7m/s는 먼지가 이는 정도이고 30m/s는 유리창이 깨질 정도의 풍속입니다. 우리나라에는 산이 많은 강원과 경북, 제주도에 풍력발전소가 많이 있습니다.

 전 세계 풍력발전시설용량은 대부분 유럽에 몰려 있으며 전력생산단가가 싸지고 청정에너지여서 시설용량이 매년 증가하고 있는 추세입니다. 신새쟁에너지에서 유망한 분야이며 낙후 지역에도 전력이 보급이 가능하며 해안이나 산간지역 등에 설치가 가능한 것이 장점입니다. 해외의 경우 해상풍력발전도 있어 풍력발전의 가능영역은 더욱 넓어지고 있습니다.

풍력발전의 장단점 @GDS Infographics / http://www.flickr.com/photos/gdsdigital/4016463222/


육상풍력발전은 풍력터빈의 대형화로 설치장소의 한계가 대두되고, 소음이나 자연 경관을 해치는 문제가 발생
하면서 이러한 육상풍력발전의 단점의 해결책으로 고안된 것이 해상풍력발전입니다. 해상풍력발전은 풍력터빈을 호수나 피오르드 지형, 연안과 같은 수역에 설치해 그곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말합니다.

해상풍력발전은 육상풍력발전이 가지는 설치 장소의 한계를 보완하고, 해안과 15km 내외로 떨어져 설치되므로 소음이나 자연경관을 해치는 등의 문제를 보완할 수 있습니다. 하지만 일부에서는 풍력발전소를 건설하면 생태계에도 영향을 주어 건설이 반대되기도 합니다. (위키백과 참조:http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%B4%EC%83%81%ED%92%8D%EB%A0%A5%EB%B0%9C%EC%A0%84#.EC.86.8C.EC.9D.8C.EA.B3.BC_.EC.8B.9C.EA.B0.81.EC.A0.81.EC.9D.B8_.EC.9C.84.EC.95.95.EA.B0.90_.ED.95.B4.EC.86.8C)

풍력 사업수행 현황 http://www.kepco-enc.com/korea/sub.asp?Mcode=B040000&ConIdx=93


 우리나라의 주요 풍력발전단지는 대관령, 태백 풍력발전단지가 있습니다. 2005년 기준으로 하여 대관령(3,390kW), 태백(4,250kW), 울릉도(600kW), 제주의 한경(6,000kW)과 행원(9,757) 등의 소규모 발전단지가 조성되어 있습니다. 영덕에 한국 최대의 상업용 풍력발전단지가 있는데, 24개의 바람개비가 120m의 높이의 풍력발전기가 있습니다. 연간 발전량은 9만 7000mW로 2만 가구가 한 해 동안 사용할 수 있는 양입니다.
또한 제주도 서귀포시 대정읍 앞 바다 2km지점, 수심 약 30m 해상에 대정해상풍력단지가 건설될 예정이라는데요, 2014년말까지 공사를 마무리하여 2015년부터는 상업운전이 가능하도록 할 예정이라고 합니다.

여수엑스포 국제관 - 덴마크 풍력발전

 이렇게 풍력발전은 석유가 안 나는 우리나라에 있어 큰 도움이 됩니다. 또 풍력발전단지 인근을 공원으로 만들어 관광자원으로도 활용되기 때문에 보물단지나 다름없습니다. 풍력발전을 하기 위한 조건을 갖춘 지역도 많으니 더 많은 풍력발전단지가 생겼으면 좋겠습니다. 앞으로 신재생에너지에 대한 지속적인 관심이 필요합니다. 이번 주말에는 풍력단지에 다녀와보시는 건 어떠신가요?


블로그 이미지

굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기