풍력발전이란?

풍력발전은 자연상태의 무공해 에너지원으로 현재 기술로 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원으로써 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에 직접 공급하는 기술이다.
이러한 풍력발전을 이용한다면 산간이나 해안오지 및 방조제 등 부지를 활용함으로써 국토이용효율을 높일 수 있다.

풍력발전 시스템이란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 [그림 1]과 같이 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 시스템을 말한다.
이러한 풍력발전 시스템은 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다.

이러한 장점 때문에, 풍력발전 시스템은 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정을 받고 있으며 이미 전 세계적으로 약 32,154MW(2002년말 누계기준)의 풍력발전 시스템이 설치 운전되고 있다. 이중, '02년 한해 동안 설치된 풍력발전 시스템의 용량은 7,227MW이며, 이는 그해 건설된 원자력발전소 용량보다도 큰 수치이다.
우리나라도 세계기후변화협약과 같은 국제 환경의 변화와 유가상승, 그리고 국내사용 에너지의 96%를 수입에 의존하고 있는 현실적인 문제에 대응하기 위하여 풍력발전 시스템에 대한 관심이 높다.
뿐만 아니라 풍력발전 시스템은 구조나 설치 등이 간단하여 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있다.

-  VAWT ; Vertical-Axis Wind Turbine  -  회전축이 바람의 방향에 대해 수직인 풍력발전 시스템  -  실용화(상용화)된 대형 시스템 없음

장  점

- 바람의 방향에 관계없이 운전가능 (요잉 시스템 불필요)   - 증속기 및 발전기 지상에 설치됨

단  점

- 시스템 종합 효율이 낮음   - 자기동(self-starting) 불가능, 시동토크 필요   - 주 베어링의 분해시 시스템 전체 분해 필요   - 넓은 전용면적 필요

- HAWT ; Horizontal-Axis Wind Turbine   - 회전축이 바람이 불어오는 방향에 수평인 풍력 발전 시스템   - 현재 가장 안정적인 고효율 풍력발전 시스템으로 인정되는 시스템   - 현재 가장 일반적인 형태로, 중형급 이상의 풍력발전기 에서는 대부분 Upwind Type 3-Blade HAWT을 사용하고 있음.

(1) 맞바람 형식(Upwind Type)

장  점

- 타워에 의한 풍속의 손실 없음   - 풍속 변동에 의한 피로하중/ 소음 적음

단  점

- 요잉 시스템 필요 (시스템 구성 복잡해짐)   - 로터와 타워의 충돌 고려한 설계

(2) 뒷바람 형식(Downwind Type)

장  점

- 요잉 시스템 불필요   - 타워와 로터의 충돌 피할 수 있음   - 타워의 하중 감소   - 저렴한 가격으로 인해 주로 소형 풍력발전기에서 사용

단  점

- 타워에 의한 풍속의 손실 발생/ 풍속의 변동 큼   - 터빈의 피로하중 및 소음 증가  -  전력선이 꼬일 수 있음