▒ 풍력발전시스템에 대한 이해
풍력발전은 블레이드의 회전을 통해 발생하는 공기역학적 힘을 전기적에너지로 변환하여
생산하는 시스템으로 전기, 항공, 구조, 제어 등의 복합적 학문이 결합된 종합시스템입니다.
풍력발전설비는 산악지역이나 해안지방 도서지방과 같이 바람이 비교적 많이 부는 곳에 설치하는 것이
경제성이 있습니다. 시골의 농가, 별장, 농장 등 소규모 전력이용 장소나 3~4집이 모아서 설비를 하셔도
좋습니다. 일반적으로 계통연계형을 설치하거나 또는 독립형으로 태양광과 디젤발전기와 연계가 가능합니다.


▒ 풍력발전시스템의 분류

→ 용도에 따른 분류

계통연계형

우리나라의 경우 한전계통라인에 풍력발전시스템을 연계하여 운용하는 방식입니다.
사용자가 원하는 용량이상으로 발전을 할 경우 남는 전력을 한전에 판매하는 방식입니다.
한편 바람의 양이 적어 발전기가 충분한 양의 전기를 사용하지 못할 경우
한전의 전기를 끌어다 사용하는 방식입니다.


독립전원형

주로 도서지역이나 계통라인이 공급되지 않는 오지에서 사용할 수 있는 방식입니다.
계통이 연결되지 않았기 때문에 풍력발전기에서 생산되는 전력으로 전기를
항상 사용하기 위해서는 별도의 전기 저장장치 즉, 배터리시스템(충전시스템)이 필요하게 됩니다.
발전되는 전력을 저장장치에 저장하고 저장된 전기를 빼내어 사용하게 되는 방식입니다.
결국 계통연계형에 비해 부가적인 장치가 필요하게 되어 비용이 추가됩니다.

→ 구조에 따른 분류(회전축 방향)
          

수평축 풍력발전
회전축이 지면에 대해 수평으로 설치
수평축은 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받음
준대형급 이상은 수평축을 사용하고, 100㎾급 이하 소형은 수직축도 사용됨

수직축 풍력발전
회전축이 지면에 대해 수직으로 설치
수직축은 바람의 방향에 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용 가능하지만
소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있음

→ 운전방식에 따른 분류
          

정속운전(Geared형)
대부분의 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는 풍력발전시스템에 해당되며 유도형 발전기기의
높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치가 장착되어 있는 형태임
증속기(Gear Box :적정속도로 변환)필요, Inverter 불필요
정속 : 발전기 주파수를 올려 한전계통에 적합한 60Hz 맞춤
대부분 정속운전 유도형 발전기 사용
유도형 발전기의 높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치 장착
회전자→기어증속장치→유도발전기(정전압/정주파수)→한전계통

가변속운전(Gearless형)
대부분 가변속 운전동기형(또는 영구자석형) 발전기를 사용하는 풍력발전 시스템에 해당되며
다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어 장치가 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive 형태임
가변속 : 한전계통 주파수와 맞지 않기 때문에 Inverter 필요
가변속운전 동기형(또는 영구자석형)발전기 사용
다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어장치 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive형태임
발전효율 높음(단독 운전의 경우 많이 사용되나 유도발전기보다 비싸고, 크기도 큰 단점있음)
회전자(직결)→동기발전기(가변전압/가변주파수)→인버터→한전계통

→ 풍력발전 출력제어방식
Pitch controll
날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어
(경사도 조절장치는 유압으로 작동. 장기간 운전시 유압장치실린더와 회전자간의
기계적 링크부분 손상우려되며, 빠른 풍속변화시 순간적피크발생으로 시스템손상우려)



Stall(失速) controll
한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적
형상에 의한 제어로 고효율 발전량생산 및 기계적 링크가 없어 유지보수 수월
(피치각에 의한 능동적 출력제어 못하므로 과출력가능성 존재하며, 제동효율 좋지못함.
복잡한 공기역학 설계적용 필요)

▒ 풍력발전시스템의 구조
현재의 미국이나 유럽등지에서 많이 쓰여지는 풍력발전기의 디자인은 3개의 블레이드에
수평축의 형태를 띤 발전기입니다. 이러한 형상은 그간 진행되어온 많은 연구를 통하여
최고의 파워를 얻어낼 수 있는 형상으로 결정된 것입니다.
풍력발전기의 날개 즉 로터블레이드(roter blade)는 자연상태의 바람을 기계적 회전에너지로 변환하는
매우 중요한 부분입니다. 필수적 풍력발전기의 부품은 블레이드, 기어시스템 그리고 이렇게 전달된
기계적인 힘을 전기적으로 변환시키는 발전장치와 전기를 한국전력으로 송전하는 계통연계 및
제어기기부분의 인버터시스템으로 구성되어 있습니다.

▒ 풍력발전시스템의 장점
- 부지의 효율적 이용 : 풍력발전시스템이 차지하는 면적은 풍력단지의 1% 내외이므로
   기타지역은 농장 및 목축 등으로 활용할 수 있다.
- 낮은 유지비용 : 연료비가 안들고 완전 무인운전으로 유지보수비용이 절감된다.
- 수려한 미관으로 인한 관광산업으로의 개발이 가능
- 지구온난화 방지를 위한 적극적 대체안 : 무공해 청정에너지로 온난화방지를 위한 국제 여건변화에
   발 맞추어 대체할 수 있는 가장 유망한 대체에너지자원

▒ 풍력발전설비 설계과정

풍황조사    지역의 연평균 풍속을 기상관측소를 통하여 알아냅니다.    ＊ 5.6m/sec이상 되어야 경제성이 있습니다.

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설치용량 정하기    일반적으로 가정에 평균 1.5kw의 전기를 사용하나    풍력발전기의 경우 바람의 질에 많은 영향을 받기 때문에   일반적으로 25%의 이용효율을 감안하면 6kw급의 풍력발전이 필요

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설치지역에 대한 타당성 검토    설치후 전력을 사용하고자 하는 방법과 설치지역 등에 따라    가격이 달라지기 때문에 시공업체를 통해 정보를 받으신 후 검토

▒ 확인사항
① 설치 후 주변과의 가동에 따른 분쟁소지 여부가 있으므로 주변환경을 잘 고려해 봅니다.
② 부가세 포함금액인지를 확인합니다.
③ 시스템 사양 및 제작사를 가격에 대비하여 면밀이 검토합니다.
④ 개인이 설비할 경우 국가지원이 어려우므로 3~4집이 모아서 설비를 하시는 방법도 있습니다.

▒ A/S서비스를 받으시는 요령
① 보증서 보관 : 보증서는 구입하신 곳에서 소정양식을 기입하여
    기재된 내용을 꼭 확인하신 후 잘 보관하십시오.
② 서비스는 어디에서? : 구입하신 제품이 이상이 있거나 고장이 났을때 즉시 구입하신 대리점 또는
    에코옥션 A/S상담실로 신고하시면 됩니다.
③ 알려주셔야 할 것은? : 신고하실때는 반드시 서비스카드에 적혀있는 모델명, 제조번호,
    구입대리점명과 구입일자를 확인하시고 고장상태를 정확하게 알려주십시오.
④ 수리비와 무상수리 혜택은? : 시공업체마다 무상A/S기간이 2년부터 5년까지
    (본체기준, 배관, 소모품 제외) 다릅니다. 수리를 위해 서비스기사가 방문하였을 때에는
    서비스 카드를 제시하여 유ㆍ무상보증수리 혜택을 받으십시오.