• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.973-991
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• 2022

전 세계적으로 해상을 마주하고 있는 여러 국가들은 기존의 전력 생산방식의 단점을 극복하고 해상풍력 개발을 통한 친환경에너지자원을 활용하고 있다. 해상은 넓은 해역에 대규모 풍력단지를 개발할 수 있는 장점이 있으나 해양구조물의 설치로 인해 선박의 안전운항이 위협받고 있다. 이에 따라, 선박 통항로와 해상풍력단지 간 상호 미치는 영향에 대해 분석하여 선박이 안전하게 운항할 수 있도록 PIANC에서는 표준 Guideline을 제시하였다. 그럼에도 불구하고, 표준 Guideline은 모든상황에서 동일한 이격거리를 산정하였다. 따라서 본 연구에서는 선회성능, 조우상태, 환경외력, 해상밀집도, 해상풍력발전기, 항로형태 등을 요소로 반영한 선박 통항로와 해상풍력단지 간 최적의 이격거리 산정 모델을 개발하였다. 개발된 모델 검증을 위한 시뮬레이션 결과, 운항 준비상태에 따른 입지 특성별 선회성능 크기는 산정 모델에서 제시한 크기와 유사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.83-83
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• 2015

현재 인류가 직면한 에너지 부문의 큰 난제는 화석연료의 한정된 매장이기도 하지만 그 사용에 따른 환경오염으로 인한 피해들이 더 큰 문제로 대두되고 있다. 그중 지구 온난화의 영향으로 최근 세계에 국지적인 홍수, 가뭄, 태풍등의 기후 불안정으로 피해보는 상황이 가속화 되고 있다. 또한, 북극지방의 해빙으로 해수면 상승이 예상되며 머지않은 시간에 해수면 상승의 직접적인 피해가 인류에게 오리라는 보고가 많이 발표되고 있다. 그런데 우리가 더욱 중요한 것은 지구촌83의 관성이 크기 때문에 지구 온난화 와 해수면 상승이 인류에 큰 피해를 미치기 시작할 때는 이미 돌이킬 수 없는 상황에 진입해버린다는 사실을 간과하고 있는다는 것이다. 그러므로 과학적 분석에 근거하여 피해를 축소하기위한 활동을 실천해야할 시기이다. 특히, 우리나라의 경우 에너지의 97% 이상을 해외에서 수입하고 있으며, 세계에너지 소비 10위, 석유 소비 7위의 열악한 에너지 자원 빈국인 만큼, 중장기적인 관점에서 석유의존도를 개선하고 신재생에너지원을 확보하는 등 대책마련이 시급한 실정이다. 신재생에너지원으로 현재까지 가장 큰 역할을 해왔던 것 중의 하나가 풍력발전기인데, 오늘날 세계 풍력에 의한 발전량은 세계 총 발전량의 2% 미만에 불과하이다. 이러한 풍력 시장에 발맞춰 국내에서도 풍력발전기 개발에 많은 힘을 쏟고 있는데, 2002년부터 750 kW급 풍력발전기가 처음 개발되기 시작하였고, 이후 2 MW급 풍력발전기와 3 MW급 풍력발전기가 개발되었으며, 최근에는 5 MW와 7.5 MW급등 초대형 풍력발전기가 대기업 중심으로 개발 진행되고 있었으나, 2008년 세계 금융위기 이후 세계 경기침체의 영향으로 국내 풍력산업도 적지않은 영향으로 구조조정되어 기존 7~8개 풍력발전기 제조사들이 3개사 이하로 축소되고 있다. 이에 정부 및 전라남도는 해상풍력산업을 침체기를 겪는 조선산업의 대체산업으로 육성하기위해, 정부 주도로 부안 앞바다에 2.5 GW 해상풍력발전단지개발을 준비 중에 있으며, 전라남도는 전남 서해안에 4 GW 해상풍력발전단지 개발을 서두드고 있다. 특히, 전라남도는 국내에서 가장 많은 풍력에너지 포텐셜을 가지고 있으며, 바람의 질 또한 우수하여 이를 지역산업 활성화의 모멘텀으로 가져가기위해 많은 노력을 기울이고 있다. 그 일례로 영광군 백수읍 하사리 바닷가 $4,342m^2$ 부지에 "풍력테스트베드"를 개발하여 국내 풍력발전기 제조사들이 활용하도록 도움을 주고 있다. 종래의 테스트베드는 해외지역을 이용하였는데, 이는 국내에서 개발된 풍력발전기들이 국제인증을 받기위해 바람의 질이 좋은 해외 테스트베드에 설치되어 평가받았으며 고가의 비용이 소모되었다. 제주도에 테스트베드 장소가 있긴 하지만 수용 규모가 작아 풍력발전기 제조사들이 대기할 수 없어 해외로 나가는 실정에 전라남도의 내륙 테스트베드를 개발함으로서 풍력발전기 제조사들에게 큰 도움을 주고 있다. 본 보고에서는 국가 해상풍력 산업발전의 단계별 전략과 전라남도의 해상풍력산업의 방향 그리고 풍력테스트베드의 현황을 소개하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1145-1156
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• 2022

대규모 해상풍력단지 개발을 위한 입지 적합성을 효과적으로 확보하기 위해서는 개발로 인한 환경영향을 최소화하고 사회적·생태적·경제적 핵심가치에 대한 편익 상충에 대한 분석이 필수적이다. 또한 해양공간계획상 타 용도구역과 충돌하지 않도록 입지 적정성에 대한 사전검토가 반드시 선행되어야 하며, 추가로 전남 해역 인근의 풍력자원을 포함한 국지적인 기상 특성 분석도 사업타당성 조사 이전에 수행되어야 할 필요가 있다. 이에 영광군 안마도 인근 왕등여에 설치된 기상탑의 관측자료를 활용하여 풍력자원분석을 수행하였고, 해상풍력 단지 입지 관련 지리적 제약조건을 배제한 후 최적 입지구역을 선정하였다. 또한, 국지적 풍력자원 특성에 적합한 풍력단지 최적배치 결과를 WindSim 기반으로 도출하여 연간발전량을 산출하였으며, 향후 해상풍력 프로젝트의 입지발굴 및 적합지 선정에 기초연구자료로 활용하고자 한다.

• 신재생에너지
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• 제5권2호
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• pp.39-48
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• 2009

Recently, developing the offshore wind farm in Korean peninsula is widely understood as essential to achieve the national target for the renewable energy. As part of national plan, KEPRI (Korea electric power research institute) is performing the front running project for the offshore wind farm development that is dedicated to investigate the possible resources based on the economy considering current technological status. It also includes the selection of the first sea area among candidates and optimal design of the offshore wind farm, etc. In this paper the interim results of the project are summarized that the possible capacity for the offshore wind farm can be estimated conservatively around 18 GW regarding the wind power class, sea depth and social constraint. The five western sea areas near Taean, Gunsan, Gochang, Yeonggwang, Sinan were chosen for the candidating sites. Detailed analysis for these sites will be conducted to finalize the first-going offshore wind farm in Korea.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.156-163
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• 2015

전기자동차 또는 수소를 이용한 연료전지 자동차 등 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요는 전기에너지이며, 따라서 풍력 등 신재생에너지 자원을 이용한 에너지 생산 및 공급 전략은 미래의 지속가능한 에너지 시스템 구축에 필수적 고려 요소이다. 신재생에너지 자원 기반의 에너지 생산 시스템은 비단 관련 요소 기술의 개발 및 효율 향상뿐만 아니라 자원 잠재성의 지역적 특성 및 관련 기술들의 최적 설계를 포함한 새로운 공급 전략이 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요 만족을 위한 풍력기반 전력생산 공정 설계 및 최적화를 수행하였으며, 다양한 설계 대안들의 경제성을 평가 및 분석하였다. 최소비용을 목적함수로 설정하고, 수요만족, 에너지 흐름, 최대기술 용량 및 부지사용 제한 등 다양한 제약조건을 포함한 혼합정수선형계획(MILP)모델을 개발하였다. 특히 육상 풍력단지 조성 시 사용 가능한 부지 제한성 및 해상 풍력단지의 높은 자원 잠재성 등 실제 풍력 단지 조성 시 고려되어야 할 다양한 실제적 요소를 제약 조건으로 포함하였다. 제안된 최적화 모델의 효용성을 검증하기 위하여 육/해상 풍력발전단지를 포함한 제주도 전력생산 시스템 설계 문제에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 모델을 통하여, 해상 및 육상 풍력단지 간의 비용 효율성 등 제주도에 적합한 최적 공급 시스템을 설계하였으며 경제성을 평가하였다. 또한 사용가능 부지면적에 관한 정책, 필요 부지면적 및 기술의 생산비용 변화 등 주요 비용 관련 변수에 관하여 최종 전력 생산 비용의 민감도 분석을 수행 하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1121-1130
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• 2009

QuikSCAT 위성의 관측자료를 이용하여 2000년 1월로부터 2008년 12월에 걸쳐 한반도 근해의 풍력자원을 평가 하였다. QuikSCAT 위성은 초단파 scatterometer를 이용하여 해수면 가까이의 풍향과 풍속을 전천후 상태에서 측정한다. 해면으로부터 10 m 높이에서 측정된 풍속을 power law모델을 이용하여 허브 높이에 맞게 외삽 보정하였다. 계산 결과 한반도의 남해와 동해에서 풍력에너지가 상대적으로 우세하다는 것을 알 수 있었다. 풍력 터빈 타워의 설치를 위해 깊은 수심을 피하고 대규모 풍력단지 조성을 위해 남해의 다도해 지역을 피한다면 한반도 서쪽 또는 남서쪽 연안이 대규모 풍력단지 조성에 유리하나 상대적으로 낮은 풍속을 고려한 블레이드 개발을 요한다. 바람 지도를 작성하였으며, 특정 지점에 대한 월별 풍속 변화를 파악하였다. 그리고 풍력에너지 밀도를 이용한 바람장미를 파악하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권3호
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• pp.205-210
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• 2008

화석연료 사용으로 인한 환경오염 및 에너지원가 상승이 큰 문제로 대두되고 있는 현재의 상황을 타개하기 위한 하나의 방안으로 신 재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 서해안에 위치하고 있는 새만금 지역은 광활한 면적과 서북서풍이라는 큰 장점을 가지고 있어 풍력발전의 적지로 예상된다. 본 연구는 이러한 예상을 뒷받침해 줄 수 있는 풍력자원을 조사한 것으로 군산지역의 평균풍속은 4 m/s 정도이며, 도서지방을 연계하는 해상풍력발전 단지의 최적지로 손색이 없음을 밝혔다. 또한, 풍력자원의 출현밀도를 판별하는 Weibull의 분포함수를 이용하여 계산하고, 형상계수를 매개변수로 하여 풍속밀도계산을 한 결과, 군산지방의 풍속출현을 예상할 수 있었다.

• 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.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제2권3호
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• pp.3-8
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• 2009

화석연료 사용으로 인한 환경오염 및 에너지원가 상승이 큰 문제로 대두되고 있는 현재의 상황을 타개하기 위한 하나의 방안으로 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 서해안에 위치하고 있는 새만금 지역은 광활한 면적과 서북서풍이라는 큰 장점을 가지고 있어 풍력발전의 적지로 예상되고 있다. 본 연구는 이러한 예상을 뒷받침해줄 수 있는 풍력자원을 조사한 것으로 군산 해상지역의 평균풍속은5~7m/s 정도이며, 도서지방을 연계하는 해상풍력발전 단지의 최적지로 손색이 없음을 밝혔다. 또한, 풍력자원의 출현밀도를 판별하는 Weibull의 분포한수를 이용하여 계산하고, 형상계수를 매개변수로 하여 풍속밀도계산을 한 결과, 군산지방의 풍속출현을 예상할 수 있었다. 또한 이를 원격감시를 통해 계측 제어함으로써 편리함과 동시에 안정성 면에서도 큰 성과를 이룰 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.47-52
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• 2021

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.