풍력에너지

목차

1. 바람의 특성

2. 기본적인 풍차의 디자인

3. 풍차의 이론적인 효율과 실제의 효율

4. 풍력발전의 개요

5. 풍력발전의 이점 및 한계
(1) 풍력발전의 이점
(2) 풍력발전의 한계

6. 풍력발전기의 구조
(1) 로터
(2) 나셀
(3) 타워

7. 국내의 풍력발전기 설치 동향

8. 국외의 풍력발전 이용현황

9. 기타 풍력에너지 이용기술

본문내용

tubular towers)
: 원뿔형태의 모양(지면으로 갈수록 지름이 증가)을 가지며, 20～30m 단위로 용접을 통해 부분 제작되며 각 부분은 플랜지와 볼트로 연결하여 길이방향으로 늘려 나가는 방식이다. 이 구조는 대형 풍력 발전기에 적합한 형태로 알려져 있으며 실제 대형 풍력 발전기는 거의 대부분이 이러한 형태를 사용하고 있다.
격자구조 타워 (Lattice Towers)
: 용접에 의해 제작되며, Tubular타워 보다 절반정도의 재료를 사용함으로써 제작비용을 절감하고, 타워의 중량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만 외관상의 문제 및 대형 발전기에는 부적합한 형태가 된다. 이 때문에 중소형 풍력발전기에서 많이 사용되고 있는 형태이다.
Guyed Pole Towers
직경이 작고 긴 관과 지지 와이어로 구성되는 형태로서 타워의 제작비용 및 중량 감소되지만 지지할 수 있는 하중이 적으며, Safety area가 필요한 단점이 있다. 이 형태는 주로 소형 풍력발전기에서 사용되고 있다.
#.2 최적 타워높이
타워 제작 및 건설비용은 10m당 $15000의 비용이 드는 것으로 알려져 있으며, 고도별/ 지역별 바람 특성에 따라서 타워의 최적높이가 달라지게 된다. 지형의 형상이나 풍황에 따라 바람의 거칠기가 커지게 되면 타워도 높아져야 하는 특징이 있다. 또한, 타워의 총 비용과 풍속의 이익과의 관계를 고려하여 높이를 결정하게 되며, 일반적으로는 로터 블레이드의 지름 정도의 높이에 로터 회전축을 위치시키는 형태가 많이 사용되고 있다.
7. 국내의 풍력발전기 설치 동향
국내 풍력에너지 잠재량 현황
국내 풍력에너지 잠재량은 1,069TWh/year 이며 이중 가용 풍력자원은 93TWh/year
국내 풍력발전기 보급현황
국내 풍력발전 보급현황은 현재 108기가 보급되어 발전시설용량 약 100MW가 설치 영덕풍력발전단지가 1.65MW 24기 설치로 총 시설용량 39.6MW, 평창 횡계 풍력발전단지는 2MW 14기로 총 시설용량 28MW로 국내 풍력 에너지 보급량의 약68%를 담당
8. 국외의 풍력발전 이용현황
1990년대 들어 지구 온난화 현상으로 대두되는 환경문제와 자원의 고갈우려, 고유가 시대에 대한 대책으로 세계 각국은 자국의 여건에 맞는 지원육성 프로그램을 수립하여 풍력산업의 발전을 주도하기 위한 투자를 강화하고 있다.
유럽의 경우를 살펴보면 2010에는 풍력산업과 관련해서 유럽지역에만 512,000명의 일자리가 창출될 것으로 EWEA(유럽풍력학회)는 전망하고 있는 가운데, 덴마크의 경우 전 세계 풍력발전 시장의 50%를 점유하고 있으며, 자국 내의 풍력발전 기술을 제고하기 위해서 10년 이상 된 노후 풍력발전 시설에 대해서 시설교체를 지원하고 있다. 독일의 경우 전 세계적으로 가장 풍력발전 보급률이 높으며 에너지 정책을 화석연료가 아닌 바람이나 태양열 같은 재생 가능한 에너지를 위주로 하고 있다. 그리고 오는 2030년 경 에는 전체 에너지 수요의 50%를 이러한 재생에너지로 충당한다는 계획을 세워놓고 있다. 스페인의 경우에도 풍력발전 비율이 급성장세에 있는데 2004년 한해에만 설치량이 2064kW로 독일의 2004년 풍력발전 설치량 2054kW를 뛰어넘은 수치를 보이고 있다.
미국의 경우 민간단체인 A.W.E.A.가 정부기관인 미국에너지성의 국가정책을 지원하고 있다. 2002년도에 풍력발전 단가를 2.5cent/kW까지 내릴 수 있는 기술을 개발하였으며, 2005년에는 세계 풍력발전 시장의 점유율을 25%까지 향상시킨다는 목표 하에 2006년 현재 2,700MW이상 설치할 것으로 전망되고 있다.



9. 기타 풍력에너지 이용기술
바람으로부터 이용할 수 있는 에너지의 형태는 회전운동, 병진운동, 진동운동과 같은 기계적인 에너지 이다. 이러한 기계적인 에너지는 전기를 발생시키거나 액체의 펌핑, 열 등의 에너지로 변환시킬 수 있다. 변환된 에너지는 직접 사용하거나 필요에 따라서 축전, 양수, 관성, 온수, 압축공기 등의 형태로 저장하여 필요시에 사용할 수 있다. 은 풍력에너지의 이용방법 및 효율을 나타낸다.

풍력에너지 변환장치에서 각 구성요소들은 에너지 이용방법에 따라 각기 다른 형태로 바뀌게 되며, 특히 동력변환장치의 형태가 크게 바뀌게 된다. 풍력에너지 이용방법은 발전이용 이외에도 열변환이용, 양수 이용등에 사용될 수 있다.
10. 풍력에너지 이용전망
풍력에너지는 부존량이 무한한 대체에너지원으로서 지구 환경보존과 안정적이고 경제적인 에너지원의 확보라는 두 가지 목표를 동시에 이루기 위해 앞으로도 풍력에너지 이용은 지속적으로 증가될 전망이다. 또한 풍력에너지의 개발은 제한된 토지 및 에너지 자원이라는 기존의 제약 환경을 벗어나는 방향으로 나아갈 것이다. 그러나 에너지 밀도가 낮고 풀력이 기상조건에 의해 시간적으로 변하고, 현재로서는 원가가 높다는 단점이 있다. 이러한 단점 중 가장 큰 문제점은 원가가 높다는 것이다. 이를 해결하기 위해서 풍력 시스템이 점차 대형화 되어가고 있으며, 대량생산 및 운영을 통한 원가절감을 위해 덴마크, 네덜란드, 독일 및 영국 등은 해안에서 수 km 떨어져 수심이 5~20m의 바다위에 풍력발전 단지(wind farm)를 조성하는 추세에 있다. 앞으로도 더욱 가속적으로 풍력에너지의 개발이 이루어 질 것으로 전망되며, 우리나라에서도 풍력에너지 이용규모는 국제적인 추세에 맞춰서 앞으로도 성장할 전망이다.
※참고문헌※
1. 에너지공학 / 1996년 8월 / 한국화학공학회 著 / p.440~448
2. 에너지공학의 기초 / 2003년 8월 / 이광식 외 4명 著 / p.182~196
3. Wind and Solar Power Systems / Mukund R. Patel / p.3~29
4. 풍력발전 자료 모음집 / 2002년 2월 25일 / 김석권 (감수) /

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