Power Law Exponent in Coastal Area of Northeastern Jeju Island for the Investigation of Wind Resource

Wind shear means the variation of wind speed according to the height. Wind shear is the important factor affecting the energy production of wind turbines. Power Law is used to extrapolate wind speed data. Normally, a Power Law exponent of 0.143 is used and this is referred to as the 1/7th Power Law. The Power Law exponent is affected by atmospheric stability and surface roughness of the site. Thus, it is necessary to calculate the Power Law exponent of the site exactly for an accurate estimation of wind energy. In this study, wind resources were measured at the three Met-masts which were located in the coastal area of northeastern Jeju Island. The Power Law exponents of the sites were calculated and proposed using measured data. They were 0.141 at Handong, 0.138 at Pyeongdae, and 0.1254 at Udo. We compared annual energy productions which are calculated using a Power Law exponent of 0.143, the proposed value of the Power Law exponents for each site, and the measured data. As a result, the cases of calculating using the proposed values were more similar to the cases using the measured data than the cases using the 0.143 value. Finally, we found that the propsed values of the Power Law exponent are available to more accurately estimate wind resources.

풍력자원 조사를 위한 제주 북동부 연안역의 멱지수 분석

고도에 따른 풍속변화를 의미하는 Wind shear는 풍력발전기의 에너지 생산량에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 요소이다. 풍속을 보정하는 방법으로는 멱법칙(Power Law)이 사용되는데, 일반적으로 쓰이는 0.143(1/7)의 멱지수(Power Law exponent) 값을 이용한 보정식을 1/7th 멱법칙이라 한다. 하지만 멱지수는 해당 지역의 대기 안정도, 지표면의 상태 등에 의해 많은 영향을 받으므로, 실제 정확한 풍력에너지 예측을 위해서는 관심지역의 멱지수의 정확한 계산이 필요하다. 본 연구에서는 제주도 북동부 연안지역 3곳에 Met-mast를 설치하여 풍력자원을 측정하였고, 이를 바탕으로 제주도 북동부 지역에 적합한 멱지수를 계산하여 제안하였다. 제주도 북동부 연안지역의 멱지수를 계산한 결과, 한동 0.141, 평대 0.138, 우도 0.1254의 값을 얻었다. 0.143(1/7)의 멱지수 값, 제안한 멱지수 값을 적용하여 계산한 연간에너지생산량과 실제 측정된 풍황자료를 이용하여 계산한 연간에너지생산량을 비교한 결과, 세 지역 모두 제안한 멱지수 값을 적용하여 계산한 연간에너지생산량이 실제 측정된 풍황자료를 이용하여 계산한 연간에너지생산량과 유사한 결과를 보였고, 따라서 제안한 멱지수 값의 적용이 가능하다고 판단된다.