에너지 기후변화 관련자료

환경교실 – 풍력에너지

풍력 에너지

네덜란드하면 흔히 튤립과 함께 멋진 모습의 풍차를 떠올리게 됩니다. 또,
우리는`플란더즈의 개’나 `동키호테’를
통해 풍차의 모습을 많이 보아왔습니다. 예로부터 이렇게 바람은 돛단배나
풍차, 물을 길어 올리는 펌프 등에
많이 이용되어 왔습니다.

오늘날 사람들은 바람의 힘을 전기로 바꿔 이용하고 있습니다. 이것이 풍
력발전입니다. 풍력발전은 수시로
불어오는 바람이 발전기에 붙어있는 날개를 회전시킴으로써 전기를 얻는 기
술입니다

풍력발전기는 태양에너지와는 달리 바람이 불기만 하면 전기를 얻을 수 있
고, 설치하기가 쉬우며 설치비가
저렴합니다. 그래서 앞으로 바람이 많은 사막이나 해변가, 섬 등의 외딴 곳
에서 주요 발전방법의 하나가 될
것으로 예상됩니다.

풍력에너지의 장점
무한정의 청정에너지원입니다.
화석연료를 대신하여 자원 고갈에 대비할 수 있습니다.
풍력발전시설은 가장 비용이 적게 들고, 건설 및 설치기간이 짧습니다.

풍력발전시설단지는 농사, 목축 등 토지 이용의 효율성을 높입니다

반면에 풍력 발전기는 굉장히 커서 자칫 시각 장애를 줄 수 있고, 소음 공
해를 일으킬 수도 있습니다.

풍력 발전기는 풍속이 세고, 풍차가 클수록 더 많은 풍력 에너지를 생산할
수 있기 때문에 풍력 발전기의
발전량은 바람의 세기와 풍차의 크기에 의존하고 있습니다. 또한 높이가 높
아질수록 바람이 세게 불기 때문에
높은 곳의 발전기가 낮은 곳의 발전기보다 크고 발전량도 많습니다

우리나라의 풍력발전 이용
우리나라 전지역의 연간 평균 풍속은 초속 4m를 넘지 못합니다.
하지만 바닷가, 섬, 산간지역의 경우는 풍속이 높아서 제주도를 비롯한 남
해, 서해, 동해 및 대관령 진부령등의
지역은 풍력발전을 할 수 있을 만큼 바람이 많이 붑니다.

그러나 현재 우리나라에 풍력 발전기가 설치되어 있는 곳은 지도에 나타
난 것처럼 바람이 많이 불고 있는
전북 무안과 제주도 월령 두 곳 입니다.

우리나라의 에너지 장기개발계획에 의한 기술개발 추진계획에 의하면 무공
해 대체에너지 실용화 방안 장기계획에
의거 2003년까지 5000KW급 풍력 발전소의 건설을 추진할 계획입니다.

유력한 풍력 발전기 설치 지역은 지도에서 보는 것과 같이 바람이 많이 부
는 대부분의 해안과 내륙지역입니다.

▼ 원 리
풍력 발전기는 바람이 갖고 있는 에너지를 우리가 유용하게 사용할 수 있
는 전기 에너지로 바꿔주는 장치입니다.
불어오는 바람은 풍력 발전기의 날개를 회전시키게 됩니다. 이 때 생긴 날
개의 회전력으로 전기를 생산하여
우리가 사용하게 되는 것입니다.
옛날의 풍차는 많은 날개를 가지고 있었지만 오늘날의 풍력 발전기는 보통
두 개나 세 개의 날개만을 가지고
있습니다.
구체적으로 풍력 발전기는 날개, 변속장치, 발전기의 세 부분으로 구성되
어 있습니다.

날 개 : 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로
변환시키는 장치입니다.
변속장치 : 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전
달되어 발전기에서 요구되 는 회전수로
높여서 발전기를 회전시킵니다.
발 전 기 : 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장
치입니다

풍력발전이란 자연의 바람으로 풍차를 돌리고, 이것을 기구 등을 이용해
속도를 높여 발전기를 돌리는 발전방식을
말한다. 풍력발전은 발전기를 풍속에 관계없이 일정한 속도로 회전시킬 필
요가 있기 때문에 제어를 하기 위해
풍속에 따라서 풍차날개의 기울기를 바꿔야만 한다. 다시말해 공기의 유동
이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic)
특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고
이 기계적 에너지로 전기를 얻는
기술이다
풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분
류되고, 주요 구성 요소로는 날개(blade)와
허브(hub)로 구성된 회전자와 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속
장치(gear box), 발전기
및 각종 안전 장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제
어 장치 및 철탑 등으로 구성된다.
약간의 날을 가진 회전자, 또는 바람개비가 부착된 풍력 터빈은 바람을 이
용하여 전기에너지를 발생시키는데
사용되고 있다. 약 30%의 풍력 에너지가 기계적 에너지로 전환될 수 있
다.

초기의 풍력 터빈은 다양한 바람의 힘에 의해 구조적 마모 문제가 발생했
었다. 하지만, 현재의 재료와 디자인은
풍력발전소로 하여금 90%이상의 시간 동안 활발함을 유지시키게 해 주고 있
다. 바람은 지표의 일정치 않은
열로부터 발생하고, 산과 호수 같은 지형적 특성에 영향을 받는다. 바람의
세기는 다양하지만 그날그날의 바람과
계절적 특성을 예측할 수 있다.

미국에서 가장 바람이 많은 지역은 태평양과 아틸란틱 해변 근처, 록키
산맥과 아펠라칸 산맥 부근, 그리고
북 다코타 주, 몬타나 주, 요밍 주와 같이 대평원 지역이다. 이 세 개 주
의 잠재적인 풍력에너지는 거의
모든 나라에서 필요로 하는 총 에너지 맞먹는다.

용어설명

1. 풍력 에너지
바람이 갖고 있는 에너지입니다.

2. 풍력 발전
바람이 갖고 있는 에너지, 즉 풍력 에너지를 이용하여 우리가 사용
할 수 있는 전기적인 에너지로
바꾸는 기술입니다. 오늘날에는 풍력을 이용한 발전도 가능하게 되었는데,
연간 평균 풍속이 매초 4m 이상되는
곳에서 가능하며, 풍력발전을 하려면, 바람이 없는 경우를 고려하여 예비
전원의 설치라는 기술적인 문제를
해결하여야 합니다. 우리나라의 경우 2001년까지 500kW급 이상의 풍력 발전
을 하기 위하여 기술 개발에
노력하고 있습니다.

3. 풍력 발전기
바람이 갖고 있는 에너지를 전기적인 에너지로 바꾸어 주는 장치입
니다.

4. 날개
바람이 갖고 있는 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치입니
다.

5. 변속장치
날개에서 발생한 회전력을 발전기에서 요구되는 회전수로 변속하여
발전기를 회전시키는 장치입니다.

6. 발전기
날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을
공급하기 위한 장치입니다.

7. 수직축 풍차
날개의 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 풍차를 말합
니다.

8. 수평축 풍차
날개의 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 풍차를 말합
니다.

자료제공 : 환경교육센터

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