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◆풍력발전이란 = 공기의 유동이 가진 운동에너지를 이용해 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 발생되는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술이다.
바람에너지를 날개를 이용해서 전기에너지로 바꾸는데, 이론상 바람에너지 중 59.3%만이 전기에너지로 바뀔 수 있지만 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제적으로 20~40%만이 전기에너지로 이용 가능하다.
재생에너지원 중에서 풍력발전의 대표적인 특징은 설치할 장소의 풍력자원양이나 특성의 편차가 매우 크고 그 특성에 따라 기기의 사양이나 경제성이 심하게 변화할 수 있다는 점이다. 하지만 풍력발전은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전단지의 경우에는 발전단가도 기존의 발전방식과 경쟁 가능한 수준의 신에너지 발전기술이다.
풍력발전단지의 면적 중에서 실제로 이용되는 면적은 풍력발전기의 기초부, 도로, 계측 및 중앙 제어실 등으로 전체 단지면적의 1%에 불과하며, 나머지 99%의 면적은 목축, 농업 등의 다른 용도로 이용 가능하다. 전 세계적으로 풍력발전 기술은 고도로 성장해 4MW~5MW급 초대형 풍력발전기들이 지속적으로 개발되고 있으며, 내륙지역의 토지여건 제약을 탈피하기 위해 해상 풍력발전기술이 꾸준한 성장을 보이고 있다.
풍력발전 산업은 주로 풍력발전기 설계, 제작과 풍력자원 개발, 즉 풍력발전 단지 조성 관련으로서 기계·항공, 전기·전자, 기상, 재료, 토목, 해양 등 광범위한 산업 분야와 연결돼 있다. 부품산업만 해도 날개의 경우 설계, 유리·탄소 섬유, ------g, 수지, 접착제, 페인트, 목형, T-bolt, 낙뢰 보호, 각종 제작 기구 등이 하나의 산업체이다. 풍력발전기의 주요 부품 중에서 날개, 증속장치, 제동장치, 대형 구조물 등은 조선, 중공업, 자동차 산업에서 파생된 것이다.
◆풍력발전의 장점 = 풍력발전 산업은 스펙트럼이 넓기 때문에 고용효과가 큰 산업이며 직접고용과 하도급의 간접고용으로 분리할 수 있다.
공해물질 저감효과도 매우 커서 1MW급 풍력발전기 1대가 1년간 운전해 2GWh의 전력을 생산한다면 약 600톤~1000톤의 석탄을 대체하게 된다. 이렇게 되면 아황산가스(SO2)는 연간 약 2.6톤, 질소산화물(NOx)는 1.3톤, 이산화탄소(CO2)는 1700톤, 부유분진은 연간 약 0.07톤 정도 공해물질 배출이 억제되는 부가적인 효과가 있다.
이에 정부는 풍력분야를 대체에너지기술개발 3대 중점분야로 선정해 1단계(2000~ 2007)로 중대형(750KW~1.5MW급) 풍력발전시스템의 국산화 개발을 지원하고, 2단계(2008~2012)에서는 대형(1.5~3.0MW급) 풍력발전시스템의 기술개발을 지원하는 한편, 3단계(2013~2018)에서는 초대형(3.0MW급 이상) 및 해상풍력발전시스템의 국산화 개발을 지원할 계획이다.
◆최근 동향 = 2008년 10월 말 현재 국내에 보급된 풍력발전 시스템은 총 170여기, 약 278MW 용량으로써 2007년 1월부터 8월까지 8개월 동안 225.2GWh의 전력을 생산했다.
영덕 풍력발전단지(39.6MW)와 대관령 풍력발전단지(약103MW), 행원 풍력발전단지(약 10MW) 등 세 개의 풍력발전단지가 국내 풍력에너지 보급량의 약 55%를 담당하고 있다.
현재 운전 중인 풍력 설비는 Vestas(덴마크)와 같은 해외 수입품이 많은 실정이며, 타워 구조물이나 기초 구조물 정도만이 국내에서 제작·시공되고 있는 실정이다.
정부는 이러한 기술격차를 극복하기 위해 국책과제로 2001년부터 750kW급 개발에 착수하였고, 2004년에는 2MW급 풍력발전시스템 개발 과제를 추진했다. 또 큰 잠재량을 가지고 있는 해상 풍력자원의 활용을 위해 2004년도에는 4MW급 해상풍력 실증 연구 단지를 조성에 착수하는 한편, 2006년에는 3MW급 해상 풍력발전 시스템 개발과제를 착수했다.
풍력발전 부품을 생산·보급 하는 국내 기업으로는 유니슨과 효성, 두산중공업, STX 등이 있으며, 다른 대기업들도 높은 관심을 보이고 있다.
◆앞으로의 전망 = 현재 국내에선 1.5~2.5MW 용량이 시장의 50% 정도를 차지, 2.5MW 이상의 Multi-MW급으로 급성장하는 등 대용량화 추세이다. 또 육상풍력과 해상풍력의 기술수준은 세계 최고 수준의 79%, 68%로 기본기술은 확보했지만 핵심요소 기술의 부족으로 국산화율은 매우 저조한 실정이다.
앞으로 해상풍력발전용 대형 발전기의 수요가 점차로 증가할 것으로 예상되는데, 대형 해상 풍력발전 시스템을 위한 기반기술 개발을 위해서는 신형 수중기초의 개발이 필요하며, 향후 2009년 이후 개발이 예상되는 5MW급 이상의 대형 해상 풍력발전기의 개발을 위해서는 미래형 수중 기초를 위한 기반기술 확보가 필요한 시점이다.
또 소형 풍력발전기 시스템 개발의 경우, 현재 1kW급 저소음 풍력발전기가 개발 중에 있지만, 인구밀도가 높고 도시화가 급속히 확산되고 있는 국내 현황을 고려한 기술개발이 필요하다.
특히 도시형 소형 풍력발전 시스템 개발을 위해서는 소음 및 진동저감기술을 적용한 저소음 소형 풍력발전 블레이드의 개발이 필요하며, 인구이동이 많은 지역에 설치될 수 있는 소형 풍력발전기 시스템을 감안한다면 블레이드의 구조적 신뢰도록 높이기 위한 기술이 적용 돼야 한다.
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