풍력이용기술
풍력은 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전 기술
시스템 구성
- 풍력이 가진 에너지를 흡수, 변환하는 운동량변환장치, 동력전달장치, 동력 변환장치, 제어장치 등으로 구성
- 기계장치부 : 바람으로부터 회전력을 생산하는 회전날개, 회전축을 포함한 회전자, 이를 적정 속도로 변환하는 증속기와 기동·제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake, Pitching & Yawing System 등의 제어장치 부문으로 구성
- 전기장치부 : 발전기 및 기타 안정된 전력을 공급도록 하는 전력 안정화 장치로 구성
- 제어장치부 : 풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정, 운전하는 Control System 및 Yawing & Pitching Controller와 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태 판별을 가능케 하는 Monitoring System으로 구성
풍력발전시스템 분류
| 구조상 분류(회전축 방향) | 수평축 풍력시스템(HAWT) : 프로펠러형 |
|---|---|
| 수직축 풍력시스템(VAWT) : 다리우스형, 사보니우스형 | |
| 운전방식 | 정속운전(fixed roter speed type) : 통상 Geared형 |
| 가변속운전(variable roter speed type) : 통상 Gearless형 | |
| 출력제어방식 | Pitch(날개각) Control |
| Stall(失速) Control | |
| 전력사용방식 | 계통연계(유도발전기, 동기발전기) |
| 독립전원(동기발전기, 직류발전기) |
기술개발 현황
해외현황
- 1980년대 초부터 풍력발전의 제작기술이 급속히 발전하여 독일의 Germanischer Lloyd, 덴마크의 DNV 및 RISO 등에서 설계인증ㆍ검증, 성능평가기준을 제시하고 있으며, IEA에서는 풍력발전에 관한 국제규정을 마련하고 있는 단계
- 유럽을 중심으로 시스템의 대형화 추세에 있으며, 제작사별로 3MW급(Vestas, Enercon, GE Wind 등)이 기술개발 완료되어 생산 중이며, 5MW급(Repower등) 풍력발전 시스템의 시작품이 제작되었거나 실증 운전 진행 중에 있으며, 6MW급 이상도 개발 단계에 있음.
국내현황
- "90년대 초에 대학과 연구원을 중심으로 기초연구 및 소형풍력시스템 연구를 시작한 이래 "90년대 중반부터 본격적으로 기술개발 수행
- 1단계("88∼"91) 사업으로 전국 64개 기상청 산하 기상관측소, 일부 지역의 도서 및 내륙 일부 지역에서 관측된 풍속과 풍향 자료를 이용한 풍력자원 특성분석 이루어짐
- 1단계 사업 기간에 한국과학기술원이 20㎾ 소형 수평축 풍력발전기를 국산화하려는 연구개발을 시도하였고, 2단계('92 ∼'96) 사업 기간에는 복합재료 분야의 전문업체인 한국화이바가 한국형 중형급 수직축 300㎾ 풍력발전기 개발
- 한국화이바에서 중대형급(750㎾급) Gearless Type (Direct Drive Generation) 수평축 풍력발전기(브레이드) 개발 완료(2001년)
- 3대 중점기술개발과제로 750kW급 풍력발전기 기술개발 및 실증연구 수행