풍력은 깨끗하고 고갈되지 않는 자연 에너지로서 오래 전부터 세계 각지에서 풍차, 범선 등의 형태로 이용되어 왔었다.

현재 풍력의 이용으로서 풍력발전이 그 실용화를 향해 여러 가지로 검토되고 있다.

즉, 풍력발전은 풍력을 풍차로 기계적 에너지로 변환해서 발전하는 것으로서 비록 그 규모는 작으나 자연 에너지 이용의 신 시스템으로서 각광을 받고 있다. 그러나 이 풍력발전의 근원이 되는 평균풍속은 장소에 따라 서로 다르고 또한 풍향ㆍ풍속 변동도 크기 때문에 풍력발전은 입지조건이 중요한 전제가 되는 에너지원이라고 하지 않을 수 없다.

우리나라에서는 2004년말 현재 풍력발전설비의 발전량이 47,442MWh/년이고 전체 에너지 발전량의 0.2%를 차지하고 있다.

풍차에는 여러 가지 종류의 것이 있으나 비교적 대용량의 발전에 적합한 형태로서는 2~3매 날개의 프로펠러 풍차와 다리우스 풍차를 생각할 수 있다.

공기 등의 유체의 운동 에너지는 아래와 같다

P = ½ mV 2 = ½ ( ρ AV)V 2 = ½ ρ V 3

여기서,

P : 에너지(W) m : 질량[kg] V : 평균풍속[m/s]
ρ: 공기의 밀도(1.225[kg / m 3 ]) A : 로터의 단면적 [ m 2 ] 로 표시된다.









풍차의 형식


풍차출력을 크게 하기 위해서는 회전자를 크게 해야 하기 때문에 탑도 높아진다. 예상될 최대풍속으로 풍차를 설계한다는 것은 비경제적이기 때문에 프로펠러 수차에서는 날개의 피치를 변화시켜서 여분의 바람을 일부 그냥 통과시키도록 하고 있다.

풍차의 구조로서 대표적인 프로펠러형 풍력 발전 시스템의 개념도를 아래 그림에 보인다.

풍력발전 시스템은 풍력 에너지를 기계적인 동력으로 변환하는 로터(rotor)부, 로터로 부터 발전기에 동력을 전달하는 전달계, 발전기 등의 전기계, 시스템의 운전 ㆍ제어를 하는 제어계 및 타워 등의 지지ㆍ구조계로 구성되고 있다.



아래의 그림(A)는 교류의 풍력 발전기를 직접 전력계통으로 접속하는 시스템으로서 풍력의 강약 변화에 따른 출력변동은 피할 수 없다. 그림 (B)는 발전력을 일단 축전지에 축적해서 풍력이 변동하더라도 평균적으로 일정한 전력을 이용할 수 있게 한 시스템의 개요를 보인 것이다.


(주)코리아에너텍에서 생산 설치하는 풍력발전기는 위에서 설명한 독립형과 계통연계형 모두 설치가 가능하며 기어리스형을 채택함으로 소형 경량이며 아래와 같은 장점이 있다

1) 증속 기어장치등 많은 기계부품을 제거할 수 있음
2) 넛셀(nacelle) 구조가 매우 간단 단순해져 유지보수상의 간편성 증대
3) 증속기어의 제거로 기계적 소음의 획기적 저감
4) 역률제어가 가능하여 출력에 무관하게 고역률 실현가능함

또한 풍력발전기의 안정성을 극대화하기 위하여 4중 안전장치를 도입하여 태풍 등의 강한 풍속 에서도 안전하게 풍력발전기를 가동할 수 있는 시스템을 개발하여 설치, 운용하고 있다.