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풍력발전기의 시초는 풍차였을까?


이제 곧 여름방학도 다가오니 많은 분들이 전국으로 떠나실 계획을 가지고 계실 텐데요. 이곳저곳 다니다 보면 심심치 않게 볼 수 있는것이 바로 풍력발전기 입니다. 



순백의 자태, 엄청난 크기와 위용, 풍력발전단지는 그 자체로도 많은 사람들이 찾는 관광명소가 되기도 하는데요. 하지만 풍력발전기의 역사와 원리, 내부구조 등에 대해서는 잘 모르시는 분들이 많을 거라 생각합니다. 그래서 오늘은 이 '풍력발전기'에 대해서 알아보겠습니다.

  

#1 역사

인류가 풍력을 이용한 것은 기원전부터 거슬러 올라갑니다. 바람의 힘을 이용해 항해를 할 수 있게 해주는 돛을 만들었죠. 그리고 그 힘을 이용하기 위한 시설은 시간이 지난 이후에 만들어지게 되는데요. 그 시작은 풍차에서부터 출발하게 됩니다.

 

 

많은 분들이 풍차라고 하면 풍차의 나라 네덜란드를 떠올리게 되는데요. 그래서 그 원조까지 네덜란드라고 생각하기 쉽습니다. 하지만 풍차의 원조는 무려 7세기 경 이란에 세워졌습니다. 이 풍차는 주로 옥수수를 분쇄하거나 물을 퍼 올리는데 이용되었으며 제분 및 설탕 제조 산업에 이용되었다고 합니다.

 

그 후 1887년 스코틀랜드에서 최초로 풍력터빈을 이용한 발전이 특허로 등록되었습니다. 그리고 이듬해에는 미국의 발명가 브러시가 풍력발전기를 이용해 집과 실험실의 불을 밝히는 전기를 처음 만들었다고 합니다. 그 이후로부터 많은 개선 단계를 거쳐 오늘날의 풍력발전기까지 발전해오게 되는데요. 1956년 요하네스 율의 날이 3개 달린 발전기가 훗날 풍력발전기의 디자인에 큰 영향을 주었다고 해요.

 

#2 원리 및 내부구조

 

다들 어릴 적 색종이로 바람개비를 접어보셨을 텐데요. 바람에 의해 종이 날개가 빙글빙글 돌아가게 되는데 이것이 바로 풍력발전의 기본 원리라고 할 수 있습니다. 조금 더 역학적으로 살펴보면 바람에너지가 날개를 회전시키고 이를 전기에너지로 전환하게 되는 방식이죠.

 

풍력발전기는 크게 세 부분으로 구성되어 있습니다. 기계부, 전기부, 제어부라고 부르는데요. 기계부는 블레이드(날개)와 회전축을 포함하여 이를 조절하는 장치들로 구성이 되어 있습니다. 전기부는 발전기와 전력안정장치로 되어 있으며, 마지막으로 제어부는 원격제어와 모니터링 시스템 등으로 구성되어 있습니다.

 

그리고 한가지 더 놀라운 사실! 풍력발전기의 날개 방향과 각도가 움직일 수 있다는 점 알고 계셨나요? 아시다시피 바람이라는 에너지원이 계절, 기후에 따라 시시각각 변하기 때문에, 최고의 발전효율을 내기 위해서 바람의 방향에 맞게 위치를 조절할 수 있다고 합니다.

 


#3 종류

풍력발전기에도 종류가 있습니다. 풍력발전기는 형태에 따라 수평축과 수직축 타입으로 나누어지는데요. 이름에서 알 수 있듯이 바람에 의해 회전하게 되는 축이 수평(가로)인지 수직(세로)인지에 따라 분류됩니다.

 

수평형은 흔히 아는 풍력발전기입니다. 장점은 고효율, 낮은 가격, 중대형에 적합한 점이 있고  단점은 잦은 풍향변화에 출력차이 발생, 높은소음 등이 있습니다.


<수평형 풍력발전기>


수직형은 주변에서 흔히 볼 수는 없는 디자인이라, 발전기인지 모르고 지나치는 경우도 많습니다. 장점은 저풍속에 유리, 풍향변화에 영향을 받지 않는 점, 저소음이 있고 단점

은 가격이 비싸며 대형화에 불리하다고 합니다.


<수직형 풍력발전>

 

위와 같은 이유에서 풍력발전단지의 발전기들이 대부분 수평형을 채택하는 이유를 알아 볼 수 있습니다.


#4 우리나라의 풍력발전단지

우리나라에는 현재 강원도, 제주도, 경상북도, 전라북도, 경기도 등 총 46곳에 311개의 풍력발전소가 있으며 앞으로도 세계적인 추세에 맞춰 더욱 건설이 늘어날 것으로 기대하고 있습니다. 실제로 계획되고 있구요.


그 중에서 제가 직접 가보았던 대관령, 군산, 제주 행원 풍력발전단지에 대해 간략히 소개해드리도록 하겠습니다.


2006년 10월 대관령 삼양 및 한일목장 내에 준공된 강원풍력발전단지는 2,000만㎡ 규모로 국내 최대입니다. 이곳은 2MW 용량의 발전기 49기가 설치되어 있는데요. 이 곳에서 생산되는 전기는 일반가정 5만가구가 1년 동안 사용할 수 있는 양이며 15만톤/년의 이산화탄소 절감으로 환경효과도 기대할 수 있다고 합니다.


<행원풍력발전단지 / 출처 : 디지털제주문화대전>


행원풍력발전단지

행원풍력발전단지는 제주시 구좌읍 행원리 바닷가 일대 56,900㎡ 부지에 세워진 풍력발전단지입니다. 이곳은 1997년부터 2003년까지 연차적으로 조성돼 총 풍력발전기 15기(9,795kW)가 설치되어 있는데요. 자전거로 제주도 일주를 할 때 이곳을 지나게 되었는데, 엄청난 역풍을 맞아서 매우 힘들었던 기억이 있습니다.

 

군산풍력발전단지

마지막으로 군산풍력발전단지는  2004년까지 750kW급 발전기 6기(4.5MW)를 건설했고 2005년부터 추가로 850kW급 발전기 4기(3.4MW)를 건설하여 총 10기(7.9MW)의 풍력발전소 모습을 갖추게 되었습니다. 이로 인해 매년 2,750TOE(Tonnage of Oil Equivalent - 석유환산톤)의 에너지수입 대체효과와 7,000톤의 이산화탄소 저감효과를 기대할 수 있다고 합니다. 여러 발전단지들 중에서 상대적으로 잘 알려지 있지 않은 곳이기도 하는데요. 사진에 현대중공업의 골리앗크레인은 그 높이가 무려 건물 40층 높이인 115m로 세계 최대 규모라고 합니다. 풍력발전기의 최대 높이가 65m정도이니 그 규모가 짐작이 가시나요? 



지금까지 신재생에너지의 선두주자로 달리고 있는 풍력발전의 발전기를 살펴보았는데요.  최근 세계적인 동향은 위의 육상풍력발전에서 해상풍력발전으로 넘어가는 추세라고 합니다. 해상에서는 육상에 비해 강하고 안정적인 바람을 기대할 수 있기 때문에 그 효율이 훨씬 더 크다고 하는데요. 아직 우리나라에는 제주도 등 몇 개 정도만 있는 수준이지만 점차 확대해 나갈 계획에 있다고 합니다.

 

에너지 걱정 없는 그 날까지 풍력발전기가 큰 역할을 해 주길 기대해 봅니다.





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  • 김미경 2014.07.01 10:36
    멀리서 볼 때는 멋있었는데 가까이서 보면 멋있기도 하지만 그 크기에 입이 떡 벌어지더라고요~!
  • 2014.07.01 13:01
    비밀댓글입니다
  • 최상규 2014.07.02 07:27
    그 밑에있으면 소음도 심하더라고요.. 웬지 소음은 없을것 같이 바람개비같이 돌아가겠지 했는데,,,
  • 안병도 2014.07.02 10:53
    미래 에너지 자원 확보를 위한 다방면의 연구 결과 중 하나인데, 국내 여러 군데 설치된 생산량이 꽤 많네요...실체를 보지는 못했지만 기자님의 내용을 보니 가 보고 싶네요.
  • 김세영 2014.07.06 13:28
    사진으로 보이는 모습이 아름답네요. 사진 한방 뙇! 찍고오면 너무 이쁠 거 같아요^^
  • 노윤지 2014.07.06 18:40
    정말 경관이 최고인 듯! 꼭 한번 가보고 싶네요!

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