풍력 발전

풍력 터빈이 돌아가고 있는 모습

풍력 발전(風力發電)은 풍력 터빈을 이용해서 바람(풍력)을 전력으로 바꾸는 일이다. 오늘날 풍력은 수많은 국가에서 상대적으로 값이 싼 재생 가능 에너지원을 제공하며 탄소가 거의 없는 전기를 생산한다.

2008년 말 기준으로 전 세계적으로 풍력 발전을 통해 총 121.2 기가 와트의 전력이 생산되었다. 이는 전체 전력 생산의 1.5%를 차지하는 양인데, 풍력 발전을 통한 전력 생산 비율은 매우 빠른 속도로 증가하고 있다. 2005년에서 2008년 사이의 3년간 풍력 발전을 통한 전력 생산량은 2배가 증가했다. 몇몇 국가에서는 풍력 발전을 통한 전기 생산 비율이 상대적으로 높은데, 2008년 기준으로 덴마크에서는 19%의 전력을 풍력 발전을 통해 생산하고 있고, 스페인과 포르투갈은 11%, 독일과 아일랜드는 7%의 전력을 풍력 발전을 이용해서 생산하고 있다. 2009년 5월 기준으로 총 80개 국가에서 상업적으로 풍력을 이용해서 전력을 생산하고 있다.

풍력은 풍부하고 재생가능하고 깨끗하며 온실 효과를 유발하지 않기 때문에 기존의 화석 연료를 대체하는 매력적인 에너지원으로 각광받고 있다. 그러나 풍력 발전단지 자체는 시각, 청각적인 거부감과 기타 다른 환경에 미치는 영향 때문에 항상 환영 받지는 못하고 있다. 하지만, 기술적인 어려움과 높은 비용에도 불구하고 해상풍력발전이 점차 인기를 끌고 있다.

종류

다리우스형-Darrieus Type

1920년 프랑스에서 개발된 다리우스 풍력터빈은 바람에 의해 안과 밖으로 회전하는 수직 회전블레이드 구조이다. 수평축 터빈보다 높은 효율로 작동할 수 있으며, 구조가 단순하고 바람의 방향에 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.

사보니우스형-Savonius Type

1922년 핀란드에서 개발된 사보니우스 터빈은 구조적으로 가장 단순한 풍력터빈 중의 하나이다. 반원통의 날개를 마주보게 하여 구동하는 구조로서 위에서 보면 단면이 "S"자 모양을 가지고 있다. 비교적 천천히 회전하지만 큰 회전력을 갖고 있어 에너지 추출 효율보다 풍속계처럼 설치비용 및 내구성이 중요시되는 곳에 적용된다.

자이로밀형 - Giromil Type

자이로밀형 터빈은 수직으로 붙여진 대칭형 블레이드가 바람방향에 따라 자동적으로 최적의 반각 영각을 얻는 구조의 풍력발전이다. 쉬운 설계 및 설치가 가능하지만, 다리우스 풍력터빈에 비해 효율이 낮고 더 높은 풍속조건이 요구되는 단점이 있다.

헬리컬형 - Helical Type

미국에서 수력터빈용으로 개발된 헬리컬 터빈은 다리우스 터빈의 진보된 형식이다. 두개의 날개가 나선형으로 올라가는 구조로 모든 위치에서 제어가 가능하고 다리우스 터빈에 비해 소음, 진동의 특성이 개선되었지만, 아직 발전용으로 보급되지는 못하고 있다.

역사

인류는 5천 5백년전부터 돛단배와 함선을 만들어 배를 추진시키는 데 풍력을 사용했고, 고대부터 건축가들은 건물에서 바람을 이용한 자연환기장치를 이용해왔다. 기원 후 7세기 무렵부터 풍차를 이용해 물을 끌어올려서 관개농업에 사용하고, 곡식을 제분하는 데 사용했다. 지금도 네덜란드 같은 곳을 가면 풍차를 볼 수 있다.

현황

2022년 기준으로 풍력발전율은 세계에서 생산되는 에너지의 비율중에서 7.28%를 차지한다. 국내에서는 제주특별자치도와 포항 등에서 시행중이며 덴마크는 풍력발전을 많이 하는 나라로 유명하다.

문제점과 대안

풍력에너지의 생산이 불규칙하기 때문에 바람이 없는 시기에 전력을 충당하기 위해서는 전통적 발전소를 가동해야 한다. 그러나 덴마크처럼 풍력발전 시설이 잘 갖춰진 곳의 사례를 살펴보면 전력 생산에서 풍력의 비중이 20%에 달하기 전까지는 치명적인 문제가 되진 않는다. 또하나의 문제점은 소음문제이다. 하지만 발전소에서 300m 떨어진 곳의 소음은 45dB(데시벨)로 일반 사무실의 주변소음과 비슷한 수준이다. 주거시설은 통상 규정에 따라 풍력발전소에서 반경 500m 이상 떨어진 곳에 짓기 때문에 결국 소음은 상대적인 문제라고 볼 수 있다.

같이 보기

• 대체에너지
• 대한민국의 풍력 발전
• 바람
• 풍차