최근들어 화석 연료의 고갈, 지구 온난화등의 문제들로 인해, 녹색성장 기술이 중요시 되고 있다. 에너지 문제와 녹색성장 기술이 융합된 신성장동력 확보를 위해 풍력, 태양광, 연료전지, 바이오 연료등에 많이 투자가 확대되고 있다. 그 중 풍력발전은 다른 에너지에 비해 경제성이 높고, 유해물질의 배출이 거의 없다. 따라서 최근 정부나 기업들에서도 많은 비용을 투자하여 풍력 기술 개발에 적극적인 지원을 하고 있지만, 풍력 기술을 선도하는 해외 선진국들에 비해서 국내에서의 관련 교육과 장비는 연구소 수준에 머물고 있다. 그러므로 관련 산업에서 요구하는 기본 기술의 저변화와 기술적 향상을 위해 실제 산업에서 적용하고 있는 시스템과 유사한 자비와 교육과정의 개발이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 실험을 통하여 풍력터빈제어의 이론적인 내용을 수강생들이 보다 쉽게 이해할 수 있도록 교육용 풍력터빈제어 실습장치를 개발하고 교육효과를 알아보았다. 개발된 실습장치를 소개하고, 각각의 실습장치를 소개한다. 마지막으로 설문조사를 통하여 반응도 평가를 통한 교육효과를 검증하였다.
전세계적으로 환경의 중요성이 부각되면서, 원재료 준비, 생산 공정, 운송 및 설치 등 산업 전체 기간에 걸친 기후 변화 주요 물질인 탄소 배출량을 계산하고, 저감해야 한다는 필요성이 강조되고 있다. 이를 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)라 정의되면서 전세계적으로 다양한 산업들에 시도되고 있다. 국내에도 일부 관련 시도들이 있었지만, 국내 재생에너지 산업에 대해서는 거의 발표되지 않았다. 이러한 연구 중요성에도 불구하고, 부진한 관련 연구의 격차를 메꾸기 위해 본 연구는 국내 육상 풍력발전 단지의 한 사례인 경북 영덕 발전에 대하여 LCA 연구를 관련 시스템 중 가장 많이 사용되는 SimaPro를 이용하여 수행하였다. 연구 결과 풍력 터빈 1대의 에너지 회수기간(EPT)는 약 10개월이며, 1 kwh의 전력을 생산하는데 배출되는 온실가스 배출량(Green House Gas, GHG,)는 15 g CO2/kWh로 다른 에너지원과 비교해서 경쟁력 있음을 보였다. 부품 별 환경 영향 평가에서는 풍력 터빈의 타워가 여러 환경 영향 부문에 영향이 가장 크다는 결과를 보였다. 본 연구에서 얻어진 경험은 향후 신재생 에너지 보급 및 확대 정책의 강화와 대중의 인식 제고에 도움이 될 것이라고 사료된다.
세계 각국은 신재생 에너지 가운데 해상풍력 발전에 국가적 역량을 집중하면서 해상풍력 터빈의 용량을 대형화하고 있다. 특히 해상풍력 터빈은 부피와 중량이 큰 특징이 있어 육상운송에 어려움이 있어 해상풍력 전용항만이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 해상풍력 단지가 성공적으로 조성 및 운영될 수 있도록 최적의 전용항만 입지선정에 영향을 끼치는 평가항목을 분석하여 국가정책 의사결정에 올바른 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 Fuzzy-AHP 기법을 적용하여 평가항목 별 중요도를 도출하였다. 평가항목은 수준 I에서는 5가지, 즉 집적 요인, 지역 요인, 경제 요인, 입지 요인, 컨소시엄 요인이 선정되었다. 이 가운데 집적 요인 37.4%, 입지 요인 34.2%, 경제 요인 24.5%가 주요한 항목으로 분석되었다. 그리고 수준 II에서는 각 요인에 3가지 항목이 선정되어 모두 15개 평가항목이 선정되었다. 분석 결과를 보면, 해상풍력 전용항만 입지 선정에 있어서 핵심적으로 고려되어야 할 항목은 풍력산업의 집적도, 항만운영의 경제성을 확보하는 물동량 규모, 해상풍력 관련 산업의 발달 정도, 그리고 개발될 해상풍력 단지와의 근접성으로 나타났다. 즉 해상풍력 전용항만 건설은 항만건설 측면과 해상풍력 터빈 제조기업의 입지 선호지역을 복합적으로 고려해야 한다는 의미이다. 따라서 정부가 해상풍력 전용항만을 건설함에 있어서 풍력터빈 제조기업의 의견을 충분히 반영하는 것이 요구된다.
산업자원부에서는 국가에너지사업의 정책으로 지역 에너지사업 및 신 재생에너지 시범보급사업을 수행하고 있으며, 이에 따라 대규모 신재생에너지전원(태양광, 풍력, 열병합 등) 단지가 활발하게 조성되고 있는 상황이다. 그러나 신재생에너지전원의 설치자 측에서는 설비비용의 절감을 이유로 일반배전선로(고압 및 저압배전선로)에 직접적인 연계를 요구하고 있으나, 한전 측에서는 계통운용의 어려움으로 인하여 까다로운 계통연계지침(가이드라인)을 정하여, 한전 측과 전기사업자(전기공사업자 및 발전 사업업자)간의 이해가 상충되는 부분이 발생하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 신재생에너지전원의 발전업자와 전기공사업자의 측면에서는 효율적인 공사 및 시공을 위하여, 배전계통 연계와 관련된 복잡한 기술적인 계통연계 지침을 일일이 해석하지 않더라도, 연계 적합여부를 손쉽고 자동적으로 판단해주는 평가시스템을 개발하였다.
산업자원부에서 $\ulcorner$대체에너지 개발 보급 3개년 계획(2002년 4월)$\lrcorner$$\ulcorner$대체에너지이용 발전전력의 기준 가격 지침(2002년 5월)$\lrcorner$을 시행하여 대체에너지 생산 전력을 보상.지원함에 따라 국내에서도 본격적인 대체에너지 시대가 시작되었다. 특히 최근에는 지방자치단체를 중심으로 풍력발전사업이 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로 바람은 지형조건과 기후특성에 영향을 받는데, 특히 우리나라와 같이 국토의 70%가 산지이며 사계절이 분명하고 반도 기상특성으로 인해 계절풍과 해륙풍이 존재하는 조건에서의 국지 바람장은 예측하기 힘든 매우 복잡한 양상을 보인다. (중략)
최근 해상풍력산업이 활성화되면서 기존 화력 발전소 규모의 400MW 급 발전단지들이 개발되고 있다. 재생에너지는 에너지원에 따라 간헐성이 큰 특성이 있고, 최신 재생에너지 발전설비들은 제어기능을 갖는 인버터 기술로 구성되는 특징이 있다. 이러한 재생에너지원의 계통연계 확대에 따라 전력계통 접속을 위한 그리드코드도 점점 구체화되고 있고, 이에 따라 관련 검토도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 그리드 코드 준수를 위해 여러 해상풍력 발전단지들을 통합하여 공동접속설비로 접속하는 경우, 최적 무효전력 보상용량 선정 방법에 대해 제안한다. 그리드 코드의 요구조건을 기반으로, 전북 서남해 400MW 풍력발전단지의 무효전력 보상과 과도안정도를 분석한다. 이 분석은 PSS/E를 사용하여 각 터빈 배치안과 케이블 데이터로 발전단지 DB를 구축하고, 내·외부망 케이블의 충전전류에 의한 무효전력과 연계점에서 무효전력 보상용량을 산출한다. 또한 전력계통 DB에 연계해서 정적, 동적 안정도를 고찰한다.
많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.
The power performance monitoring system for a small class of wind turbine is established. The wind turbine power performance characteristics are determined by measured power curve and the estimated annual energy production (AEP). The measured power curve is determined by collecting simultaneous measurements of wind speed and power output at the test site under varying wind conditions. In order to determine the power performance characteristics of the wind turbine accurately, the data are of sufficient quantity and quality shall be corrected according to defined criteria. In this study, the 6kW wind turbine made by Germany Inventus GmbH is examined.
High-speed shaft coupling in a wind power system transmits power and absorbs variations in length and spindle dislocation between the gearbox and generator. Furthermore, the coupling has an insulation function that prevents electrical corrosion caused by the flow of the generator's current into the gearbox and prevents overload resulting from sudden power failure from being transferred to the gearbox. Its design, functions, and part verification are described in the IEC61400 and GL Guidelines, which specify that the part must have a durability life of 20 years or longer under distance variation and axial misalignment between the gearbox and the generator. This study presents the design of a high-speed coupling through composite stiffness calculation, structural analysis, and comparative analysis of test and theory to identify the characteristics of high-speed coupling for a large-capacity 6 MW wind power generator. A prototype was fabricated by optimizing the manufacturing process for each part based on the design, and the reliability of the fabricated prototype was verified by evaluating the performance of the target quantitative evaluation items.
Optics & Photonics 전시관 앞바다에 거대한 풍차가 힘차게 돌아가면서 풍력발전을 하고 있는데 이는 대참사를 극복하고 부흥하는 일본의 미래를 예견하고 있는 듯 했다. 대지진, 쓰나미, 원전사고라는 3대 재해가 큰 충격을 주고 있는 와중에 지난 4월 20일부터 22일까지 파시피코 요코하마에서 열린 이번 전시회는 대일 수출상담, 최신 광학기술 정보수집과 급변하는 일본 현지상황을 파악할 수 있는 좋은 기회가 되었다. 피해지역 주민들이 침착함을 잃지 않고 질서정연한 모습을 보여주면서 "남에게 절대로 폐를 끼치지 않는다는 메이와 쿠(미혹(迷惑)) 정신"이 세계 언론의 스포트라이트를 받았다. 원전사고가 초래한 심각한 전력난은 일본의 전력계획을 대대적으로 개혁시켜서 향후 일본 산업이 새롭고, 더욱 강력하게 일어설 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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