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2016년 1월 29일 금요일

200m 급 대형 풍력 발전기가 등장할까?


(Todd Griffith shows a cross-section of a 50-meter blade, which is part of the pathway to the 200-meter exascale turbines being planned under a DOE ARPA-E-funded program. The huge turbines could be the basis for 50-megawatt offshore wind energy installations in the years ahead. Credit: Randy Montoya )​
 풍력 발전에서 가장 중요한 요소는 결국 얼마나 많은 바람을 지속적으로 받느냐 입니다. 이를 위해서는 위치 선정도 중요하지만, 풍력 터빈 자체의 크기가 클 수록 더 많은 바람을 받게 됩니다. 50m지름 터빈에 비해서 100m 지름 터빈은 2배가 아니라 4배의 바람을 받을 수 있죠. 더욱이 더 높은 곳에서 바람을 받게 되기 때문에 사실 그보다 더 큰 전력을 생산할수도 있습니다.
 이런 이유로 풍력 발전 회사들은 더 거대한 풍력 발전기를 건설해서 지금은 지름 100m급 풍력 발전기도 그렇게 드물지 않은 존재가 되었습니다. 물론 크기가 커지는 만큼 설치가 힘들어지거나 제조가 힘들어지는 문제가 같이 발생하지만, 엔지니어들은 계속 그 한계를 극복해왔습니다.
 미국 에너지부 산하의 산디아 국립 연구소(Sandia National Laboratory)​의 토드 그리피스(Todd Griffith)와 미국내 여러 대학의 공동 연구팀은 블레이드 한 개의 길이가 100m에 달하는 (즉 지름 200m 급) 초대형 풍력 발전기를 개발 중에 있습니다.


 현재 미국은 해상 풍력 발전에 대한 투자가 많이 이뤄지지 않았지만, 사실 다른 유럽 국가와 마찬가지로 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 그런데 바다에 풍력 발전기를 설치하면 비싸기 때문에 경제적인 전력 생산을 위해서는 풍력 발전기의 대형화가 필수입니다. 연구팀은 최대 50MW급의 발전이 가능한 초거대 풍력 발전기 개발을 위해 연구하고 있습니다.


  초경량 소재 등 블레이드를 제조하는데 필요한 기술적인 장벽을 넘더라도 한 가지 더 해결해야 할 문제가 있습니다. 그것은 바람이 강하게 불 때 블레이드가 파손되지 않게 하는 것이죠. 특히 미국에서는 허리케인 등 지역에 따라 강력한 바람이 불 때가 있어 강풍이 불 때 견디는 특별한 방법이 필요합니다.


 Segmented Ultralight Morphing Rotor (SUMR)라는 새로운 아이디어는 바람에 흔들리는 나뭇가지처럼 강풍이 불 때 접히는 형태의 특수한 블레이드를 개발하는 것입니다. 물론 100m가 넘는 블레이드가 예상처럼 쉽게 접혔다가 다시 원상태로 복귀할 수 있을지는 장담하기 힘들지만, 앞으로 초대형 풍력 발전기 개발을 위해서 극복해야 할 과제 가운데 하나입니다.


 미국 뿐 아니라 세계 여러 나라들이 풍력 발전에 많은 투자를 하고 있습니다. 지금 설치된 100m 이상 지름의 거대 풍력 발전기도 사실 과거에는 상상하기 어려웠던 것들이죠. 언젠가는 지금은 생각하기 힘든 마천루같은 거대한 높이의 풍력 발전기를 보게 되는 날도 오지 않을까 상상해 봅니다.


 참고





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