• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.188.2-188.2
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• 2010

북한은 자급자족의 형태로 지하자원과 수력을 이용하여 에너지원으로 사용하고 수입연료를 자제하는 실정이다. 하지만 기존의 발전 설비들의 노후화와 지하자원의 확보의 어려움이 증가 되어 신재생에너지의 개발을 확대하고 있다. 이에 우리나라에서는 남북의 기술교류 확대 및 미래 에너지 자원의 확보를 위하여 북한 자원자원에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 기존의 연구에서는 북한지역의 관측값을 활용하거나 저해상도의 바람지도들이 작성되었다. 북한 지역의 바람의 분포를 세밀히 파악하기 위하여 기존의 바람지도 보다 상세한 풍력-기상자원지도가 필요하기 때문에 연구를 진행하였다. 북한의 풍력-기상자원지도를 개발하기 위해 미국 NCAR에서 개발한 중규모 모형인 WRF(Weather Research & Forcasting)을 활용하였다. 좋은 풍력자원을 갖춘 장소에 풍력 단지를 조성하기 위해서는 고해상도의 기상자원지도를 이용해서 파악하는 것이 필요하므로 해상도를 1km으로 설정하여 수행되었다. 본 연구의 결과로 지상 80 m에서의 1km 해상도를 갖는 풍력-기상자원지도를 작성하였다. 개발된 풍력-기상자원지도의 검증을 위해서 우리나라에서 확보가 가능한 북한 27개 지점의 지상 10 m 바람자료들을 활용하였다. 풍속에 대한 검증은 Bias와 RMSE을 이용하였으며, 풍향의 검증은 MAE을 활용하였다. 연 평균의 북한의 풍력-기상자원지도를 보면, 북한의 산맥을 중심으로 다른 지역보다 높은 풍속 분포를 보이고 있으며, 황해도를 포함한 북한의 서해안지역에서 비교적 높은 풍속의 분포를 나타내고 있다. 계절별로 살펴보면 봄철과 겨울철에 여름과 가을철보다 높은 풍력자원이 나타나며, 여름철이 가장 낮은 풍력자원을 갖는 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.181.1-181.1
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• 2010

기후변화의 주요인이 되는 온실가스 감축을 목표로 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지 개발을 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 풍력 에너지와 같은 신재생에너지는 이러한 하나의 해결 수단이 될 수 있으며 풍력 에너지 사업의 활성화를 위해서는 정확한 풍력 정보 제공이 우선이다. 풍력-기상자원지도는 풍력 발전에 유용한 정보 제공을 위한 목적으로 중규모 수치 모델을 이용하여 작성된다. 본 연구에서는 중규모 수치 모델의 정확도 향상을 위한 자료동화 방법으로써 Four-Dimensional Data Assimilation (FDDA) 방법을 이용한다. 풍력-기상자원지도는 공간분해능 1 km 해상도로 개발된다. 풍력-기상자원지도는 1998-2008년까지의 평균적인 상태에 대하여 모의를 하기 위하여 통계적인 방법으로 11년 기간의 평균과 유사한 기간을 선정하였다. 풍력-기상자원지도는 연 평균, 월 평균 풍속과 주 풍향, 주풍향 발생 비율 등의 정보를 제공한다. 우리나라 풍속의 평균 분포는 내륙 산악지역, 남해안, 제주도에서 강풍이 발생하며 주 풍향은 대체로 북서풍이다. 주 풍향의 발생비율은 산악 지역과 남 동해안에서 높아 풍력 발전의 최적지 정보를 제공한다. 1 km 해상도의 모델과 관측의 오차는 서해안 등의 해안지역보다 강원 산악지역에서 오차가 더욱 증가하였다. 이러한 산악 지역의 오차는 복잡한 지형에서는 1km 미만의 수 백 m 해상도 수치모의가 필요함을 지시한다. 따라서 본 연구에서는 WRF-LES 모형을 이용하여 333m 해상도의 기상자원지도를 개발한다. 333m 해상도의 자원지도 영역은 강원도 지역에 대하여 모의되었다. 333m 해상도의 풍속 분포는 1km 해상도의 풍속 분포와 비교하였을 때 풍속의 분포가 보다 세밀하게 표현되었다. 정량적인 검증을 하였을 때 관측소에 따라 차이는 있었으나 1km 해상도에서 과대 모의된 풍속의 분포가 현저히 개선이 되었으며, 시간적인 경향도 잘 일치함을 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권7호
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• pp.633-644
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• 2013

풍력 발전단지의 효율성 평가를 위하여 풍력-기상자원지도로부터 이론적 잠재량을 계산하고 행원 발전단지 발전량과 비교하였다. 풍력-기상자원지도는 기상청 국립기상연구소에서 개발된 1 km 해상도 자료를 이용하였다. 풍력-기상자원지도와 AWS(구좌) 풍속의 비교 검증 결과는 풍속이 과대 모의되었으며, 행원 발전단지 풍속의 일 변동성은 해륙풍의 영향으로 오후에 최대가 되는 일 변동 특성을 보였다. 풍력-기상자원지도로부터 산출된 발전량과 행원 발전단지 발전량의 비율은 24.8%이나, 발전량 빈도수 분포 형태는 유사하였다. 발전량 차이의 원인은 터빈의 기계적 오류, 풍력-기상자원지도 풍속의 과대 모의에 기인한 것으로 생각된다. 본 연구는 향후의 발전단지 효율성 증가를 위한 터빈의 재배치에 기여 할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.58.2-58.2
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• 2011

국립기상연구소는 2000년부터 2010년까지(11년)의 위성자료와 수치모델의 재분석 자료를 이용하여 한반도영역에 대해서 $4km{\times}4km$ 해상도의 태양-기상자원지도를 계산하였다. 이러한 태양-기상자원지도를 기반으로 GIS 분석도구를 이용하여 지역별 태양에너지의 분포와 지역별 태양광의 기후특성을 분석하였다. 연구영역의 행정구역을 구분하고 각 지역별 에너지분포 및 변화특성을 쉽게 분석하기 위하여 GIS 분석도구를 사용하였다. 평균 연누적 태양에너지 자료를 분석한 결과 한반도에서는 경상도가 가장 풍부한 태양광에너지를 받고 있었으며 특히 대구광역시(5047MJ), 부산광역시(5019.4MJ)가 높게 나타났다. 북한지역에서는 함경남도(4719.1MJ)가 가장 풍부한 자원을 가지고 있는 것으로 나타났다. 월별 분포를 분석한 결과 대체로 연누적과 동일하게 남부지방의 경상도가 높은 태양광 에너지를 나타났다. 특히 7월 등의 여름철은 1월에 비해 절대적으로 에너지양이 많았다. 그러나 위도 38도를 중심으로 빈번한 장마전선을 동반한 구름의 이동으로 중부지방이 남부지방과 북부지방에 비해 낮게 나타났다. 또한 2000년 1월부터 2010년 12월까지 월별 시계열 변화를 분석해본 결과 한반도 전역에서 태양광의 증가추세가 나타났다. 특히 부산광역시는 10년간 3.75MJ이 증가하였으며, 서울특별시는 3.645MJ/decade, 함경북도는 3.499MJ/decade의 증가경향을 보였다. 월별 시계열 그래프를 보면 2003년 8월과 2005년 4월을 기준으로 3부분에서 다른 특성이 나타나는데 이것은 각 구간별로 구름산출을 위하여 사용된 정지기상위성이 다르기 때문이다. 각 구간에서 사용된 위성은 GMS-5(2003년 8월 이전), GOES-9(2003년 8월~2005년 3월) 그리고 MTSAT-1R(2005년 4월이후)이다. 추후에는 태양광 자원이 풍부한 지역에 대해서 더욱 상세하게 태양광 에너지의 분포와 변화를 분석해보자 한다. 이러한 지역별 자원분석 자료는 지방자치단체들이 신재생에너지 개발계획을 세우는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.185.2-185.2
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• 2010

한반도 국가바람지도(김현구, 2009)는 한국에너지기술연구원에서 지식경제부의 부처임무사업으로 구축되었으며 현재 웹서비스(http://www.kier-wind.org)를 통하여 정보를 제공하고 있다. 국가바람지도는 수치기상예측(NWP; Numerical Weather Prediction) 모델을 이용하여 영토, 영해에 대해 $1km{\times}1km$의 고해상도로 작성한 뒤(이순환 등, 2009) 풍력자원 정보로 재가공되었다. 한반도 국가바람지도는 5년의 장기간에 대한 시계열 수치기상예측에 의하여 구축되었기 때문에 데이터베이스(DB; database)의 효율적 관리가 필연적으로 요구된다. MM5 또는 WRF 모델의 고유 출력포맷의 자료구조는 풍력자원분석에 필요한 기상요소 외에도 대기과학자에게 필요한 수많은 기상인자를 종합적으로 포함하고 있다. 따라서 2차원 층(layer) 또는 3차원 공간분포 분석 및 계산격자인 셀(cell)에서의 1차원 시계열 분석 등 다양한 자료축출에는 비효율적인 자료구조가 된다. 이러한 자료구조의 불편을 해소하기 위해서는 기상요소별로 독립적이고 빈번한 시계열 자료 추출에 효율성을 가지며 어떤 프로그래밍 언어를 사용하든지 직관적으로 쉽게 사용할 수 있는 바람지도 데이터베이스의 재구성이 요구된다. 이에 대용량 수치자료의 처리 측면에서 장점을 가지는 과학기술 프로그래밍 언어인 IDL을 기반으로 국가바람지도의 자료구조를 효율화하여 데이터베이스화 하였으며 IDL에 내재된 그래픽 기능을 활용하여 가시화를 구현함으로써 연구개발자의 입장에서 국가바람지도의 활용성 및 효율성을 향상시키고자 하였다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.342-347
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• 2011

Solar energy is attenuated by absorbing gases (ozone, aerosol, water vapour and mixed gas) and cloud in the atmosphere. And these are measured with solar instruments (pyranometer, phyheliometer). However, solar energy is insufficient to represent detailed energy distribution, because the distributions of instruments are limited on spatial. If input data of solar radiation model is accurate, the solar energy reaches at the surface can be calculated accurately. Recently a variety of satellite measurements are available to TERA/AQUA (MODIS), AURA (OMI) and geostationary satellites (GMS-5, GOES-9, MTSAT-1R, MTSAT-2 and COMS). Input data of solar radiation model can be used aerosols and surface albedo of MODIS, total ozone amount of OMI and cloud fraction of meteorological geostationary satellite. The solar energy reaches to the surface is calculated hourly by solar radiation model and those are accumulated monthly and annual. And these results are verified the spatial distribution and validated with ground observations.

• 신재생에너지
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• 제10권2호
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• pp.29-39
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• 2014

This study examines the future variability of surface wind speed and solar radiation based on climate change scenario over the Korean Peninsula. Climate change scenarios used in this study are RCP 4.5 and 8.5 with a 12.5 km horizontal resolution. Climate change scenario RCP 4.5 and 8.5 reproduce the general features of wind speed over the Korean Peninsula, such as strong wind speed during spring and winter and weak wind speed during summer. When compared with the values of wind speed and solar radiation of the future, they are expected to decrease current wind and solar resource map. Comparing the resource maps using RCP 4.5 and 8.5 scenarios, wind speed and solar radiation decrease with increasing greenhouse gas concentration. Meteorological resource maps of future wind and solar radiation should be improved with high resolution for the industrial application.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.404-408
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• 2007

현재 국내에서 운용중인 풍력발전시스템은 국내 풍력자원에 대한 정확한 정보의 부재와 국내 풍황에 맞지 않는 국외 모델을 그대로 운용하는 등의 몇 가지 문제를 드러내었다. 본 연구의 목적은 국내 연안의 해상에서 한국형 해상풍력터빈을 설치하기 위한 잠재적 최적위치와 풍황자료 산출 최적화 알고리즘을 구현하는 것이다. 최적화 알고리즘은 얕은 수심 분포와 연안에서의 거리를 제약조건으로 하고 최대 에너지밀도를 가진 지점을 구하는 것으로 정식화하였다. 풍황자료 산출을 위해서 국내 연안의 해상 풍황자료를 포함하는 기상풍황자료를 통계적 모델로 분석하여 바람지도를 작성하였다. 이 바람지도를 이용하여 지질 통계학 분야의 관측기법인 크리깅 모델을 구성하고, 전역최적화기법인 유전자알고리즘을 이용하여 제약조건을 만족하는 최대에너지밀도값과 그 위치를 도출하였다. 수치최적화 결과 우리나라 풍력 자원의 대략적인 잠재량과 현황파악이 가능하였고, 해상풍력발전단지가 조성 가능한 개략적인 위치를 예측할 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제9권2호
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• pp.15-22
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• 2013

The solar energy are an infinite source of energy and a clean energy without secondary pollution. The global solar energy reaching the earth's surface can be calculated easily according to the change of latitude, altitude, and sloped surface depending on the amount of the actual state of the atmosphere and clouds. The high-resolution solar-meteorological resource map with 1km resolution was developed in 2011 based on GWNU (Gangneung-Wonju National University) solar radiation model with complex terrain. The very high resolution solar energy map can be calculated and analyzed in Seoul and Eunpyung with topological effect using by 1km solar-meteorological resources map, respectively. Seoul DEM (Digital Elevation Model) have 10m resolution from NGII (National Geographic Information Institute) and Eunpyeong new town DSM (Digital Surface Model) have 1m spatial resolution from lidar observations. The solar energy have small differences according to the local mountainous terrain and residential area. The maximum bias have up to 20% and 16% in Seoul and Eunpyung new town, respectively. Small differences are that limited area with resolutions. As a result, the solar energy can calculate precisely using solar radiation model with topological effect by digital elevation data and its results can be used as the basis data for the photovoltaic and solar thermal generation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.56.1-56.1
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• 2011

The solar and meteorological resources map is calculated using by one-layer solar radiation model (GWNU model), satellites data and numerical model output on the Korean peninsula. The Meteorological input data to perform the GWNU model are retrieved aerosol optical thickness from MODIS (TERA/AQUA), total ozone amount from OMI (AURA), cloud fraction from geostationary satellites (MTSAT-1R) and temperature, pressure and total precipitable water from output of RDAPS (Regional Data Assimilation and Prediction System) and KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) model operated by KMA (Korea Meteorological Administration). The model is carried out every hour using by the meteorological data (total ozone amount, aerosol optical thickness, temperature, pressure and cloud amount) and the basic data (surface albedo and DEM). And the result is analyzed the distribution in time and space and validated with 22 meteorological solar observations. The solar resources map is used to the solar energy-related industries and assessment of the potential resources for solar plant. The National Institute of Meteorological Research in KMA released $4km{\times}4km$ solar map in 2008 and updated solar map with $1km{\times}1km$ resolution and topological effect in 2010. The meteorological resources map homepage (http://www.greenmap.go.kr) is provided the various information and result for the meteorological-solar resources map.