풍력에너지의 개념과 특징, 그리고 국내외 현황

풍력에너지

 

풍력에너지는 바람이 가지는 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 시스템으로 생산된 전력은 가정용, 공업용 등으로 자체 소모하거나 한국전력에 역전송하여 전기를 판매할 수 있습니다. 특히 우리나라는 바람이 많이 부는 산이나 해안선이 긴 바다가 있어 풍력발전시스템 설치 시 많은 전기를 생산할 수 있습니다.

 

풍력발전기의 구조를 살펴보면 크게 주요부품들로 구성된 기계시스템, 전기시스템, 그리고 풍력발전기를 제어하는 제어시스템으로 구성되어 있습니다.

기계장치부는 바람으로부터 회전력을 생산하는 회전날개(Blade)와 회전축을 포함한 회전자(Rotor), 이를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)와 제동 및 운용 효율성 향상을 위한 제어장치들로 이루어져 있습니다. 전기장치부는 발전기 및 기타 안정된 전력을 공급하도록 하는 전력안정화장치로 구성되어 있으며, 제어장치부는 풍력발전기를 무인으로 운전하는 자동시스템과 원격제어 및 모니터 시스템 등으로 구성되어 있습니다.

 

풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력과 수평축 풍력 2가지로 구분되는데 회전축이 바람이 불어오는 방향인 지면과 평행하게 설치되면 수평축 형이라 부르며, 지면과 수직으로 놓이면 수직축 형이라 합니다.

또한 풍력발전으로 발생하는 에너지의 양은 보통 풍속과 날개의 크기에 의해 결정되기 때문에 풍속이 세고 회전날개(Blade) 크기가 클수록 그만큼 큰 용량의 에너지를 얻을 수가 있습니다.

 

풍력발전기 구조

 

□ 특징

풍력에너지는 타 신재생에너지원들과 비슷하게 지속적으로 무제한 사용할 수 있고 공해물질 배출이 없는 청정에너지라는 점과 대규모 단지의 경우 발전단가가 비교적 낮고 상용화가 가능한 에너지 발전이라는 점, 일부지역의 경우 관광자원화가 가능하다는 장점이 있습니다. 다만 에너지 밀도가 낮아 바람이 희박할 경우 발전이 힘들고 초기 투자비용이 크며, 소음이 발생한다는 단점이 있지만 소음문제의 경우 최근 풍력발전기기의 대형화와 함께 어느 정도 해결이 된 상태입니다.

 

 

□ 국내 풍력에너지 시장 및 보급 현황

우리나라의 경우 2008년 이전까지 모두 외국의 터빈사에서 생산된 풍력발전기가 설치되었으나 정부의 지원을 통해 기술개발에 성공하면서 차츰 국산 풍력발전기가 설치되기 시작하였으며 최근 각 지자체를 중심으로 국산 풍력발전기가 활발하게 설치되고 있는 추세입니다.

 

한국풍력산업협회에 따르면 2015년 기준으로 국내 풍력발전기는 총 436기, 833.5MW 규모가 설치되며 신재생에너지 중 11.24%를 차지하였습니다. 이 중 제주도가 19개소 104기 설치용량 220.4MW 규모가 설치되어 국내에서 가장 풍력발전기가 많이 설치된 곳으로 나타났습니다. 바람이 많이 부는 지역으로 풍력발전에 유리한 제주도는 국내 풍력발전기 시설 중 26.44%을 보유하고 지난 2010년부터 평균 발전량이 23만 4,300MWh로 집계되며 국내 풍력에너지의 확산에 가장 큰 역할을 하고 있습니다.

 

강원도는 제주도에 이어 총 13개소 117기 204.39MW 규모를 설치하면서 국내 점유율 24.5%를 달성하였으며, 발전량도 38만 292MWh로 효율적인 전력생산을 하고 있는 것으로 나타났습니다.

 

우리나라는 바람세기가 일정하지 않다는 점과 풍력 발전기에서 발생하는 소음에 대한 주민들의 우려 등으로 인해 풍력에너지 시장의 성장이 더딘 편이었으나 최근 정부의 적극적인 신재생에너지 활성화 정책과 함께 국내 기업들의 기술력이 발전하고 정부의 소음 관련 가이드라인 설정 등으로 인해 인근 환경을 고려한 발전소 설치가 추진되며 국내 풍력 보급이 점차로 확대되고 있는 추세입니다.

 

 

□ 해외 풍력에너지 현황

전 세계 풍력발전 신규 및 누적 설치용량 추이가 매년 지속적으로 증가하고 있는 가운데 세계풍력에너지위원회(GWEC)에서 발표한 자료에 따르면 지난 2015년 기준 전 세계에 설치 된 신규 풍력발전 설비용량은 2014년 51.7GW에서 1년만에 22%의 성장률을 보이면서 60GW를 돌파하였고 누적 설비용량 또한 2014년에 비해 17% 증가한 432.9GW를 기록하였습니다.

 

이중에서도 특히 중국이 30.8GW라는 엄청난 성장을 보이면서 전 세계 신규 설치용량의 절반 정도를 차지하였기 때문에 해당 부분 선두를 기록하였습니다. 풍력발전 누적 설비용량의 경우 14만 5,000MW (145GW) 로 EU를 능가하며 세계 1위를 기록 중인 중국은 오는 2020년까지 연간 발전량을 29만GWh까지 늘려 자국 내 전력생산량 중 5%이상을 풍력을 통해 생산할 계획이라고 밝혔습니다. 또한 이에 힘입어 아시아시장이 세계 풍력발전시장의 절반 이상을 점유할 것이라고 전망하고 있습니다.