Electromagnetic Interference of GMDSS MF/HF Band by Offshore Wind Farm

Recently, the share of wind power in energy markets has sharply increased with the active development of renewable energy internationally. In particular, large-scale wind farms are being developed far from the coast to make use of abundant wind resources and to reduce noise pollution. In addition to the electromagnetic interference (EMI) caused by offshore wind farms to coastal or air surveillance radars, it is necessary to investigate the EMI on global maritime distress and safety system (GMDSS) communications between ship and coastal stations. For this purpose, this study investigates whether the transmitted field of MF/HF band from a ship would be subject to interference or attenuation below the threshold at a coastal receiver. First, using geographic information system digital maps and 3D CAD models of wind turbines, the area of interest is electromagnetically modeled with patch models. Although high frequency analysis methods like Physical Optics are appropriate to analyze wide areas compared to its wavelength, the high frequency analysis method is first verified with an accurate low frequency analysis method by simplifying the surrounding area and turbines. As a result, the received wave power is almost the same regardless of whether the wind farms are located between ships and coastal stations. From this result, although wind turbines are large structures, the size is only a few wavelengths, so it does not interfere with the electric field of MF/HF distress communications.

해상풍력 발전단지에 의한 GMDSS MF/HF 대역 전자파 간섭 영향 연구

최근 국제적으로 신재생 에너지 개발이 활발함에 따라 풍력발전의 비중이 확대되고 있다. 특히 고품질의 풍력자원을 이용하고 소음 피해를 최소화하기 위하여 해안에서 멀리 떨어진 해역에 대규모 풍력단지가 조성되는 추세이다. 해상에 풍력단지가 건설됨에 따라 영해나 영공 감시를 위한 레이더에 간섭을 일으키는 문제 이외에도 해상에서 육상으로 송신하는 조난통신을 간섭하는 지에 대한 분석이 필요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 선박에서 MF 또는 HF 대역의 전자파를 송신할 경우, 선박과 육상 기지국 사이에 위치한 해상풍력 발전단지가 송신된 전자파에 대한 간섭 여부를 분석하였다. 이를 위해 대상지역을 수치지형도와 풍력발전기 CAD모델을 활용하여 주변 환경 및 해상풍력 발전단지를 전자기학적으로 모델링하였다. 파장에 비해 광범위한 지역에 대한 전파 분석이므로 고주파 분석기법이 타당하나, 적용할 고주파 분석기법을 주변해역과 지형을 간략화하여 저주파 분석기법으로 먼저 검증하였다. 해상풍력 발전단지 부근에서 송신한 신호에 대해 육상기지국에서 수신한 전력을 분석한 결과, 발전단지가 설치되더라도 거의 동일한 수준으로 전파를 수신할 수 있었다. 이는 풍력발전기가 대형 구조물이기는 하나 타워의 직경은 수 미터에 불과하므로 지향성이 없고 파장이 긴 MF 및 HF 대역에 대해서는 큰 장애물로 작용하지 않기 때문으로 판단된다.