국내 최대 풍력발전단지, 특별함이 있는 영덕으로 가다...

국내 최대의 풍력발전 단지가 경북 영덕에 있다. 풍력발전은 신재생에너지의 대표적인 형태로 이산화탄소와 같은 온실가스를 내지 않기 때문에 유럽국을 비롯한 많은 선진국에서 풍력 발전에 대한 투자를 아끼지 않고 있다. 특히 이 곳 영덕 풍력발전단지는 1997년 발생한 산불로 인해 완전 폐허가 된 능선에 세워졌기 때문에 환경적인 측면을 더욱 고려했다는 점이 주목받고 있다.

우리나라 최초의 풍력발전소이자 최대 크기를 자랑하는 이곳을 조성한 기간은 불과 1년 남짓이다. 영덕에서 강구항으로 내려가는 해안도로의 중간쯤에 가면 해맞이 공원이 있는데 이 공원을 등진 채 언덕으로 조금만 올라가면 아파트 25층과 맞먹는 거대한 풍차들을 만날 수 있다. 무려 80m의 거대한 풍력발전기 24기가 15만평의 대지 위에 하늘을 향해 시위라도 하듯이 불끈 솟아 있다. 돌아가는 풍력발전기 날개 밑에서 돌아가는 날개를 쳐다보면 오만가지 소리가 다 들리는데, 어떤 때는 연음이 들리기도 하고, 또 어떤 때는 경음이 들린다. 동해의 바닷바람이 길이 42m에 달하는 섬유강화플라스틱(FRP) 날개를 돌려서 전기를 생산하는 모습은 이곳을 찾는 이들에 경이로움을 선물하기도 한다.

풍력 날개 @이동진

풍력발전기는 중심기둥과 3개의 날개로 구성되어 있으며 기둥높이가 80미터, 날개의 회전직경이 82미터이다. 1분에 14회 정도 회전하는데, 이곳에서는 연간 2만 가구가 사용할 수 있는 전기가 생산된다.

풍력발전원리(출처: google free image)

풍력발전은 바람의 운동에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환 기술이다. 공기가 익형* 위를 지날 때 양력과 항력이 발생되는 공기역학적(aerodynamic) 특성을 통해 회전자(rotor)**가 회전하게 되는데 이때 발생되는 기계적 회전 에너지가 발전기를 통해 전기 에너지로 변환되게 되는 것이다. 

풍력의 동력변환 장치인 풍차공기역학적 항력(drag)에 의한 것과 공기역학적 양력(lift)에 의한 것으로 분류된다. 초기의 수직축형 풍차는 항력에 원리로 사용되었지만 항력형은 풍차효율이 매우 낮았다. 현대의 풍차는 주로 공기역학적 양력에 근거하고 있다.
 

풍력발전 (출처:http://samsungcampaign.com/355?category=13)

양력형 풍차는 들어오는 바람과의 작용에 블레이드(blade)를 사용하고 있다. 공기의 흐름과 작용하는 블레이드에는 흐름방향으로 작용하는 항력뿐만 아니라, 항력에 수직인 양력도 작용하는 것이다. 양력은 항력의 배수이며 회전체의 구동력이 된다. 공기의 흐름에 수직으로 회전체 블레이드에 작용하여 필요한 회전력을 일으키는 것이다.

공기역학적 양력을 사용하는 풍차는 다시 회전축의 방위에 따라 수평축형수직축형으로 분류된다. 수직축형 풍차로는 1920년대에 프랑스 기술자가 발명한 다류스(Darrieus)형 풍차가 있으며, 곡선형의 대칭날개로 구성되어 있다. 다류스 풍차는 바람방향에 관계없이 작동시킬 수 있고, 기어박스, 발전기 등을 지상에 설치할 수 있는 장점이 있다. 그러나 각 회전수에서 회전력의 변화가 심하고, 자기시동능력이 없으며, 높은 풍속에서 속도제어의 선택이 한정되는 등의 결점이 있다.

풍차의 형식(출처 : 전자부품연구원 전자정보센터 '에너지 대체자원인 풍력발전 기술과 전망)

수직축형 풍차는 1970년대에서 80년대에 걸쳐 상업적으로 개발되었으며, 4,200 kW 규모의 대형 수직축형 풍력발전시설(ECOLEC)이 캐나다에서 설치된 바 있다. 그러나 현재 수직축형 풍력발전기의 연구개발은 거의 없는 실정이다. 수평축형, 또는 프로펠러(propeller)형 풍차가 오늘날 풍력발전의 주류를 이루고 있다.

아직까지 풍력발전은 경제적인 면에서 다른 발전시설에 못 미친다. 영덕 풍력발전단지에서 생산되는 전기는 kw당 107원으로, 동급 대비 40원인 원자력 발전이나 50원인 수력 발전에 비해서는 거의 두 배인 셈이다. 그러나 풍력 발전은 100% 무공해라는 것과 초기에 시설비가 많이 들어갈 뿐 유지 보수비가 거의 없기 때문에 그야말로 친환경 에너지인 셈이다.

바다와 풍차(출처:google free image)

겨울을 맞은 요즘, 영덕은 대게 시즌이다. 감칠맛 나는 영덕대게와 코발트블루 색감이 넘치는 동해를 배경으로 어우러진 영덕의 풍차들을 만나러 겨울여행을 떠나보는 것도 좋지 않을까?

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 이  동  진  

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