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?


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                     신재생에너지, 왜 이슈가 되는걸까?

올해 세계적으로 충격을 안겨준 사건은 아마도 일본 후쿠시마 원전사고 일 것이다. 이런 가운데 원전을 도입한 세계 각국은 원자력발전소에 대해서 일제히 안전성 점검에 들어갔고 독일은 원전 폐쇄를 선언했다. 그렇다면 에너지 수요가 급속이 늘어가는 시점에서 원전에 대한 의존도를 줄인다면 그 이후에는 무엇이 대체에너지원으로 부상이 될까? 그것이 바로 신재생에너지이다.

출처 : Google Free image

신재생에너지(Renewable Energy), 그게 뭐지? 

신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열 등을 포함하여 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말한다. 문자 그대로 본다면 신재생에너지는 신에너지와 재생에너지가 결합된 단어로, 첨단기술을 이용한 새로운 형태의 에너지인 신에너지와 아직 개발 및 보급이 일반화 되지 않은 재생에너지를 아우르는 말이라 할 수 있다.

사실 신재생에너지에 대한 국제적으로 통일된 정의는 없다. 그러나 우리나라는 신에너지 및 재생에너지개발·이용·보급촉진법 제 2조의 규정에 의거해서 '기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지'로 정의하고 11분야로 분류하고 있다.

Solar panels @Renewable / http://www.flickr.com/photos/walmartcorporate/5326801497/

재생에너지는 8개 분야로 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열을 말하고 신에너지는 3개 분야로 연료전지, 석탄액화가스화 및 중질잔사유가스화, 수소에너지를 포함한다.

2011 대한민국 신재생에너지대전에서 신재생에너지를 엿보다

지난 10월 19일, 서울 삼성동 코엑스에서는 2011 대한민국 신재생에너지대전(Renewable Energy Korea 2011)이 개최되었다. 신재생에너지의 현재와 미래를 살펴볼 수 있는 좋은 자리이자 현재 우리나라의 신재생에너지 현황을 살펴볼 수 있는 기회이기도 했다. 다양한 기업의 제품과 기술을 통해 신재생에너지에 대해 자세히 알아보도록 한다.

 

 

 

 

 

 

국내 최대의 에너지 종합 전시회라고 불리는 이 행사가 특별한 이유는 신재생에너지대전과 녹색에너지대전이 동시에 이루어져 있었기 때문이다. 신재생에너지대전에는 OCI, 삼성중공업, 포스코파워, 그랜드솔라 등 국내외 다양한 신재생에너지 기업들이 참가해 제품과 기술을 전시했다. 녹색에너지대전에는 한국전력공사를 비롯한 에너지관련 공공기관, 삼성전자, 효성, 경동나비엔, 제로하우스 등의 기업들이 참가해 제품과 기술을 소개했다.

 

 

 

 

 



이 행사에서 사람들의 이목을 끈 것은 신재생에너지의 대표라고 할 수 있는 풍력발전이다. 하이에너지코리아라는 소형 풍력기업에서는 독특한 디자인의 풍력발전기를 선보였다. 적은 바람에도 회전력을 얻기 위해서 반원구형태의 풍력 블레이드를 이용한 것이다. 이는 기존의 블레이드 형태와 다른 형태로 창의적인 아이디어가 돋보이는 작품이었다.

하이에너지코리아, 풍력발전기

신재생에너지의 또 다른 형태인 태양광을 이용한 트래커 ‘해바라기’는 아름다운 자태로 다양한 연령층의 참관객의 이목을 이끌었다. 전동기라고 불리는 모토의 사용량을 최소화하고 기어를 이용하여 태양광 추적 정밀도를 높인 것이 태양광 트래커(Tracker)의 특징이라 할 수 있다.

태양광 트래커 '해바라기'

이미 세계 각국에서는 일본 원전사고, 유가의 불안정, 기후변화 협약 등으로 신재생에너지의 중요성이 재인식하고 있다. 또한 기존에너지원 대비 가격경쟁력 확보하게 된다면 신재생에너지산업은 IT,BT,NT산업과 더불어 미래 산업, 차세대 산업으로 급신장될 것으로 예상된다.

신재생에너지를 보급하기 위해서는 많은 조기투자가 필요하고 에너지효율 확보라는 기술적인 숙제를 안고 있기에 국가 차원의 투자가 필요한 것이 현실이다. 또한 화석에너지 고갈문제와 환경문제에 대한 해결방안이라는 점에서 선진 각국에서 신재생에너지에 대한 과감한 연구개발과 보급정책을 추진하고 있다.

우리나라는 2012년 총 에너지의 5%를 신재생에너지로 보급한다는 장기적인 목표를 세우고 지속적인 지원 사업을 강화할 예정이므로 우리나라의 에너지공급의 다변화 정책에 장기적인 안목을 가지고 관심을 기울여야할 때이다. 

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 이 동 진

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                                           일본, 에너지 백서 2011 
        (平成22年度エネルギーに関する年次報告」(エネルギー白書2011))

1. 주요 국가의 에너지 정책 동향
 ○ 주요 국가의 1차 에너지 구성(2008년 실적)은 일본, 유럽 선진국 전체, 미국이 유사
  - 프랑스를 제외하면 대부분의 국가에서 화석연료 의존도가 80% 이상

 ○ 각국의 재생 가능 에너지 도입 전망은 태양광, 바이오매스, 풍력을 중심으로 확대하는 경향

2. 일본 혁신적 에너지 기술의 개발·보급 현황(2010년)

가. 에너지 기술개발에 관한 대응
(1) 기술전략 맵(에너지 분야)
 ○ 에너지 절약 등의 명확한 정책 목표 하에, 기술개발에 의해서 해결해야 할 과제를 명시해, 이의 해결을 위해 요구되는 기술개발을 로드맵 형태로 제시한 "에너지 기술 전략"을 책정·추진
 ○ "에너지 기술 전략"에서는 2030년경까지 실용화가 전망되는 에너지 기술을 추출해, ①종합 에너지 효율의 향상, ②수송 부문의 연료 다양화, ③신에너지의 개발·도입 촉진, ④화석연료의 안정공급 확보와 유효하고 깨끗한 이용 등 정책 목표별로 "기술맵", "로드맵", "도입 시나리오"를 작성


(2) 에너지 혁신 기술개발의 추진
 ○ 혁신적 태양광 발전, 플러그 인 하이브리드 자동차·전기자동차, 혁신적 제철 프로세스, 연료전지, 이산화탄소 회수·저장 기술(CCS) 등 온실가스의 대폭적인 저감에 기여하는 21개 기술을 선정하고, 이들 기술의 로드맵을 책정하여 혁신 기술개발을 추진

나. 연구개발 등 강구한 시책
(1) 에너지 절약에 관한 기술
 ○ 에너지 절약 기술전략의 책정
 ○ 차세대형 히트 펌프 시스템의 연구개발을 위한 검토
 ○ 에너지 절약 혁신 기술개발


(2) 신에너지에 관한 기술
 ○ 태양광 발전의 기술개발
 ○ 풍력 발전 전력 계통 안정화 등 기술개발
 ○ 바이오매스 에너지 등 고효율 전환 기술개발
 ○ 연료전지 기술개발


(3) 전력에 관한 기술
 ○ 이트륨계 초전도 전력 기기 기술개발
 ○ 고효율 가스터빈 실용화 요소 기술개발
 ○ 선진 초초(超超) 임계압 화력발전 실용화 요소 기술


(4) 원자력에 관한 기술
 ○ 안전 확보를 위한 연구개발
 ○ 핵연료 사이클의 확립을 위한 연구개발
 ○ 경수로 관련 연구개발
 ○ 고속 증식로 사이클 기술의 연구개발


(5) 석유에 관한 기술
 ○ 환경 부하가 적은 새로운 석유 연료의 개발
 ○ 국제 경쟁력을 확보하면서 환경 대응을 도모하기 위한 석유 정제 관련 기술의 개발


(6) 가스체 에너지에 관한 기술
 ○ 석유·천연가스 개발·이용 촉진형 대형·특별 연구
 ○ 천연가스의 액체 연료화(GTL) 기술 실증 연구
 ○ 메탄하이드레이트 기술개발


(7) 석탄에 관한 기술
 ○ 클린 콜 기술개발(혁신적 CO2 회수형 석탄 가스화 기술개발)
 ○ 클린 콜 기술개발(기초연구 등)
 ○ 국제협력 클린 콜 기술개발 프로젝트
 ○ 산소 연소 국제 공동 실증 사업
 ○ 고효율 열분해 석탄가스화 국제 공동 실증 사업
 ○ 미이용탄 유용 자원화 기술개발


(8) 장기적 관점에서 필요한 연구개발
 ○ ITER(국제열핵융합실험로) 계획을 비롯한 핵융합에 관한 연구개발의 추진

3. 향후의 에너지 정책의 검토 방향
 ○ 동일본 대지진, 후쿠시마 원자력 발전소 사고로 원자력의 안전성에 대해 국민의 신뢰가 크게 손상되었다. 또, 전력·석유·가스라고 하는 에너지의 공급에 혼란이 발생해 에너지 시스템이 갖고 있는 취약성이 명확해졌다.
 
 ○ 한편, 에너지 절약, 재생 가능 에너지, 자원·연료, 원자력, 전력 시스템, 에너지·환경 산업이라고 하는 6개의 중요 과제별로 2011년 말까지 기본적 방침을, 2012년에는 "혁신적 에너지·환경 전략"을 책정할 예정이다.

 ○ 지금까지의 에너지 정책을 반성하고, 에너지 기본계획을 재검토할 필요성이 있다. 원자력 발전에 대해서는 중장기적으로 의존도를 가능한 한 낮추는 방향성을 목표로 하며, 에너지 절약의 철저한 추진, 재생 가능 에너지의 개발·보급의 강력한 추진이 중요하다.

 - 목차 -
1. 에너지를 둘러싼 과제와 대응
2. 에너지 동향
3. 2010년도의 에너지 수급과 관련해 강구한 시책 현황

출처 | S&T GPS(http://www.now.go.kr)

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