대 체 에 너 지 (풍 력 발 전) 해양자원공학

구성원 소개 및 조사방법 ▲ 구성원 소개 ▲ 조사방법 ㅇ 9729023 여은민 : 프로젝트 자료 조사 ㅇ 9729026 이도행 : 프로젝트 발표 ㅇ 9729038 최두한 : 프로젝트 슬라이드 작성 ▲ 조사방법 ㅇ 인터넷 사이트 검색 ㅇ 문헌 자료 조사 ㅇ 논문 자료 조사

목 차 서 론 본 론 결 론 참고문헌 ㅇ 목 적 ㅇ 풍력발전의 개요 ㅇ 풍력발전의 원리와 구조 ㅇ 풍력발전의 장 · 단점 목 차 ㅇ 목 적 ㅇ 풍력발전의 개요 서 론 본 론 ㅇ 풍력발전의 원리와 구조 ㅇ 풍력발전의 장 · 단점 ㅇ 풍력발전의 입지 조건 ㅇ 국내 · 외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황 ㅇ 대체에너지로서의 풍력의 필요성 ㅇ 풍력발전에 따른 지원 정책 결 론 ㅇ 결 과 ㅇ 고찰 및 의견 참고문헌

목적 ▲ 대체에너지의 필요성 인지 ▲ 우리나라에서의 풍력발전(대체에너지)의 이용 가능성 ㅇ 자원의 고갈 ㅇ 에너지 수요의 증가 ㅇ 유엔 기후변화협약 당사국 회의에서 교토의정서 이행안 승인에 따른 대책 마련 시급 ▲ 우리나라에서의 풍력발전(대체에너지)의 이용 가능성 ㅇ 지형적 여건 ㅇ 에너지 수입국으로서 에너지 자급도 향상

풍력발전의 개요 ▲ 개 요 ㅇ 바람으로 풍차(風車)를 돌리고, 이것을 기어기구 등을 ▲ 개 요 ㅇ 바람으로 풍차(風車)를 돌리고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌려 발전하는 것 ㅇ 바람에너지를 날개를 이용해서 전기에너지로 바꾸는데 이때 날개의 이론상 바람에너지 중 59.3%만이 전기에너지로 바뀔 수 있는데 이것도 날개의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제적으로 20 ~ 40%만이 전기에너지로 이용

풍력발전의 원리와 구조(Ⅰ) ▲ 원 리 ▲ 풍력발전기의 구성 요소 ㅇ 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 ▲ 원 리 ㅇ 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술 ▲ 풍력발전기의 구성 요소 ㅇ 회전자 - 날개와 허브로 구성 ㅇ 증속장치 – 발전기를 구동 ㅇ 제어장치 – 발전기 및 각종 안전 장치를 제어 ㅇ 유압 브레이크, 전력 제어장치, 철탑

풍력발전의 원리와 구조(Ⅱ) ▲ 풍력발전기의 구조

풍력발전의 원리와 구조(Ⅲ) ▲ 회전축에 따른 분류 ㅇ 수평형(수평축)발전기 ㅇ 수직형(수직축)발전기 ㅇ 수평형(수평축)발전기 ㅇ 수직형(수직축)발전기 * 전북 부안군 해창공원에 시험 설치한 30kW급 소형 수직.수평 통합 형 풍력발전기에 이어 최근 중형급인 750kW급 발전기도 개발(01.11.20 한국경제) - (주)코윈텍 -

풍력발전의 원리와 구조(Ⅳ) ▲ 풍력발전기 계통도 풍력발전기 (500W) WATER PUMP MOTOR HEATING COIL 변압기 정류기 INVERTER VOLTAGE CONTROL BATTERY BASIC CONTROL

풍력발전의 장·단점(Ⅰ) ▲ 장 점 ㅇ 지국온난화 방지를 위한 국제적 환경보호규제에 대한 가장 적극적인 대처방안 ▲ 장 점 ㅇ 지국온난화 방지를 위한 국제적 환경보호규제에 대한 가장 적극적인 대처방안 ㅇ 풍력자원(바람)이 풍부하고 재생 가능한 에너지원 ㅇ 공해의 배출이 없어서 청정성, 환경친화성을 가짐 ㅇ 외국인 경우 비용면에 있어서 발전단가가 4 ~ 5￠/kWh로 핵발전의 발전단가와 같은 수준임 * 핵발전과 비교시 폐기물 비용을 감안하면 보다 경제적이고 환경 친화적임 ㅇ 수련한 미관으로 관광산업으로의 개발 가능 ㅇ 완전자동운전으로 관리비와 인건비의 절감

풍력발전의 장·단점(Ⅱ) ▲ 단 점 ㅇ 에너지의 밀도가 낮아 바람이 안 불 경우 발전이 ▲ 단 점 ㅇ 에너지의 밀도가 낮아 바람이 안 불 경우 발전이 불가하므로 특정 지역에 한정되어 설치 가능 * 우리나라의 경우는 삼면이 바다라서 풍력에 유리함 ㅇ 바람이 불 때만 발전이 가능하므로 저장장치의 설치가 필요 * 현재 기존의 발전 시설이나 태양광 발전과 병행하면 문제해결 가능 ㅇ 초기 투자비용이 아주 큼 ㅇ 소음의 발생 문제 * 최근 풍력발전기의 대형화로 소음문제를 많이 해결함

풍력발전의 입지 조건 ▲ 설정 기준 ▲ 입지 조건 ㅇ 지정학적 요소, 건설학적 요소, 전력연계망 요소로 구분 ㅇ 설치 지역의 풍속, 풍향 조건 ㅇ 설치 지역의 돌풍 또는 난류의 생성 유발 요인 소지 여부 ㅇ 설치 지역 주위의 장애물 또는 가로막이 산등의 존재 여부 ㅇ 설치 지역 토양이 큰 하중을 견딜 수 있는지 여부 ㅇ 토양의 배수가 원활할 수 있는 성분인지의 여부 ㅇ 시스템 운반 및 건설에 대한 여러 조건의 용이성 * 출입 가능 도로 존재 여부, 공사 자재 등의 공급이 가능한지 여부, 한전 선로의 존재 여부, 건설에 따른 부지 확장 가능 여부 등 ㅇ 경관 영향 및 발생 소음 영향

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅰ) ▲ 국내 풍력발전시스템 설치 현황 설치년도 설치용량 설치장소 비 고 비 고 1975.01 2kW 경기 화성군 최초(철거) 1979.12 5kW 전북 옥구군 철거 1980.03 10kW 1984.06 14kW 제주 북제주 1990.03 20kW 가동중지 1992.02 250kW 제주 서귀포 정상운전 1992.07 시험 1994.12 170kW 전남 무안

설치년도 설치용량 설치장소 비 고 1994.12 30kW 제주 북제주 정상운전 1995.12 100kW 1996.01 300kW 전남 무안 철거 1997.05 550kW 1998.03 600kW 제주 행원리 1999.03 660kW 225kW 1999.11 경북 울릉군 가동중 2000.02 750kW

☜ 풍력발전소 설치현황 동영상 : 지리산 국립공원 : 풍력발전기

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅱ) ▲ 세계 각국 풍력발전시스템 보급현황 국 가 1998년말 1999년말 국 가 1998년말 1999년말 1999년 추가량 독 일 2872MW 4072MW 1200MW 미 국 1770MW 2502MW 732MW 덴 마 크 1433MW 1733MW 300MW 인 도 1015MW 1077MW 62MW 스 페 인 822MW 1722MW 650MW 네덜란드 375MW 429MW 53MW 영 국 334MW 534MW 18MW 중 국 224MW 76MW 이탈리아 199MW 249MW 50MW 스 웨 덴 176MW 216MW 40MW 한 국 4.15MW 6.7MW 2.55MW

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅱ) ▲ 세계 총 풍력발전시스템 보급현황 16000 14000 12000 10000 8000 MW 6000 4000 2000 1995년 1996년 1997년 1998년 1999년

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅲ) ▲ 국내 풍력발전 기술 ㅇ 1970년대 석유파동 이후 국내에서 풍력발전 연구 시작 ㅇ 경기 화성군 엇섬에 2kW급 풍력발전기 설치 ㅇ 1988년 대체에너지 개발촉진법의 제정 이후 본격적 기술 개발 → 학술적 연구에 집중하여 성과 미비 ㅇ 1988 ~ 1999년 말까지 총투자 96억원의 투자로 20kW급 수평축 풍력발전기, 50~300kW급 수직축 풍력발전기, 750kW급 수평축 풍력발전기 등의 개발과 국내 풍력자원 측정 분석 기술을 개발함 ㅇ 복합체 기술인 시스템 조합 기술은 기초 개발 단계 ㅇ 기존의 풍력발전기 보다 40%의 효율이 높은 수직·수평 통합형 풍력발전기 개발

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅲ) ▲ 국외 풍력발전 기술 ㅇ 시스템의 대용량화, 안정성 및 시스템 효율증대, 요소기술 이용효율 향상 등의 기술 연구 ㅇ 2000년 기준 15,317MW용량의 풍력 발전기가 설치되어 운용 * 그 용량이 매년 25% 이상씩 증가하고 있는 추세임 ㅇ 수MW급 초대형 풍력발전기의 실용화, Offshore(해양) 풍력단지개발, 첨단요소기술의 지속적인 개발 ㅇ 유럽공동체에서는 해양자원을 이용한 대체에너지 공급이 Offshore 풍력발전기 개발계획을 적극적으로 추진 * 덴마크에서 가동 중에 있음

국내·외 풍력발전의 보급현황 및 기술현황(Ⅳ) ▲ 국내와 국외의 풍력발전 기술 비교 구 분 국 내 국 외 기술개발 구 분 국 내 국 외 기술개발 750kW 국산화 개발 2MW 상용화 단계 3MW 실증 시험중 발전단가 8￠/kWh 4￠/kWh 보급현황 총 6.8MW 13400MW 보급계획 150MW 추정 (2006년 제주도) 53000MW 추정 (2005년 까지) 보급정책 설치비 국고 보조 의무 구입 도입 검토 설치비 보조(생산보조금) 의무 구입

대체에너지로서의 풍력의 필요성(Ⅰ) ▲ 청정에너지로 폐 열과 공해물질을 방출치 않음 ▲ 유엔 기후변화협약에 의한 온실가스 방출 억제의 대처 수단 ▲ 풍력단지 면적의 타목적 이용 가능 ㅇ 풍력단지 면적중 1~2%만이 실제 이용함으로 나머지 면적은 타목적으로 이용이 가능 ▲ 현재의 신발전기술 중에서 가장 실용성이 있고 발전단가(4~5￠/kWh)가 또한 가장 낮음 ▲ 환경 친화적 성격으로서 관광자원화도 가능 ▲ 국내에 풍부한 풍력에너지를 이용함으로써 에너지 자급도 향상

대체에너지로서의 풍력의 필요성(Ⅱ) ▲ 풍력 발전 단가 ㅇ 국외(미국)의 경우 ㅇ 국내의 경우(제주도 행원단지) - 90원/kWh(해외의 경우 40원/kWh ~ 50원/kWh) * 석탄 : 38원/kWh, 석유 : 60원/kWh, 원자력 : 34원/kWh 단위 : ￠/kWh 년 도 에너지원 1985 1994 2000 천연가스 10 ~ 13 4 ~ 5 3 ~ 4 석 탄 8 ~ 10 5 ~ 6 풍 력 5 ~ 7

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅰ) ▲ 국외의 지원 정책 ▲ 각국의 지원 사례 지 원 정 책 (Ⅰ) ▲ 국외의 지원 정책 ㅇ 국가적인 보조나 지원 정책이 선행하여 풍력발전 시스템의 기술 개발과 보급을 유도하고 있음 ㅇ 풍력발전 시스템 건설 비용의 국가 보조와 생산전력의 의무매입과 지원 육성 차원의 전력 매입단가 형성 * 덴마크 및 독일의 풍력생산 전력 매입단가 : 약90원/kWh ▲ 각국의 지원 사례 ㅇ 미 국 - 1992년 풍력발전 전력 1.5￠/kWh 세제 선택 - 풍력발전 상업화 지원 - 대규모 풍력단지 조성에 사업비 지원 - 자국내 시장규모 확대 추진 - WIND POWER 2000 : 2000년도 까지 10000MW 설치

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅱ) ㅇ 덴마크 - 9.5￠/kWh의 발전 단가 보장 - 부가세 및 에너지세 감면 지 원 정 책 (Ⅱ) ㅇ 덴마크 - 9.5￠/kWh의 발전 단가 보장 - 부가세 및 에너지세 감면 - ENERGY 2000 계획 : 2000년도 까지 전력수요의 10%를 풍력으로 충당 * 2030년까지 총 소비전력의 50%를 풍력으로 충당할 계획 ㅇ 독 일 - 1990년 신발전 전력 의무 매입 법률안 통과 - 1991년 250MW 풍력 플렌트 건설 계획 - 2000년 1000MW 풍력 플렌트 건설 계획 - 4￠/kWh의 정부 지원금 및 11￠/kWh 의 의무 전력 매입 단가

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅲ) ㅇ 영 국 - 2000년도 까지 1000MW 건설 계획 지 원 정 책 (Ⅲ) ㅇ 영 국 - 2000년도 까지 1000MW 건설 계획 - 8￠/kWh의 정부 지원금 보조 ㅇ 일 본 - 1996년도 까지 6.1MW 보급 - 2000년도 까지 20MW, 2010년까지 150MW 건설 계획 - 16￥/kWh의 전력 매입 단가 보장

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅳ) ▲ 국내의 지원 정책 제 1,2 단계 (’75 ~ ’96까지) 제 3 단계 지 원 정 책 (Ⅳ) ▲ 국내의 지원 정책 제 1,2 단계 (’75 ~ ’96까지) 제 3 단계 (’97 ~ 2001) 제 4 단계 (2002 ~ 2006) ㅇ 풍력 자원 조사 20kW 풍력 발전 설비 개발 ㅇ 300kW급 수직축 풍력 발전 개발 ㅇ 중대형 풍력발전 시스템 국산화 개발(500kW급) ㅇ 풍력발전시스템 성능평가 기술 시스템 표준화 및 양상화 기술 (500kW급) ㅇ 복합발전 시스템의 실용화

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅴ) ▲ 국내의 지원 정책을 위한 재고 ㅇ 전기사업법 내에 풍력발전 및 풍력발전사업자에 대한 지 원 정 책 (Ⅴ) ▲ 국내의 지원 정책을 위한 재고 ㅇ 전기사업법 내에 풍력발전 및 풍력발전사업자에 대한 법적 근거와 발전사업자로서의 각종 인허가 절차의 규정화 및 간소화 필요 ㅇ 풍력발전시스템에 의해 생산된 전력의 한전 의무적 매입 및 신발전기술 보급화 사업을 위해 매입 단가 산정 (예 : 100-120원/kWh) ㅇ 국산화 이전에 도입되는 외국산 풍력발전시스템에 대한 관세 감면 또는 면제, 국산화를 위해 도입되는 풍력발전기 부품의 관세 감면 또는 면세 필요성

풍력발전에 따른 지 원 정 책 (Ⅵ) o 대체에너지 시설 및 운전자금중 일정액의 할당과 융자조건의 개선 및 행정적 절차 간소화 지 원 정 책 (Ⅵ) o 대체에너지 시설 및 운전자금중 일정액의 할당과 융자조건의 개선 및 행정적 절차 간소화 o 국가적 차원의 보급계획 및 기술개발을 위하여 제도적인 계획이 필요 (예 : 도시 지역 및 농어촌 대체에너지 지원 정책) o 재생가능에너지원으로서 풍력발전시스템 국산화, 활성화를 위해 제도적인 연구개발사업 지원체제

결 과 (Ⅰ) ▲ 국내 풍력산업 보급시장의 안정적 확대와 기술개발 촉진으로 결 과 (Ⅰ) ▲ 국내 풍력산업 보급시장의 안정적 확대와 기술개발 촉진으로 인한 환경친화적 에너지 기술자립으로 국가 경쟁력의 제고 및 신용도에 긍정적 영향 ▲ 국내 풍력발전 산업 및 시장의 확대 ㅇ 풍력 발전 시스템의 국산화 기술개발촉진, 기간산업체의 참여동기 개발 및 관련 사업 기술발전 등의 연쇄적 파급 효과 발생 기대 ㅇ 대형 풍력발전시스템의 제조 및 대규모 풍력단지의 건설과 운용에 따른 고용창출 효과가 크며 지역경제의 활성화 효과 ㅇ 협소한 우리 국토의 사정상 복합적으로 국토활용에 적합한 풍력기술의 보급촉진으로 제방, 도로변, 산간오지지역 등에 대한 국토 이용효율성을 향상 기대

결 과 (Ⅱ) 예를 들어, 50MW 규모의 국가 주도 풍력발전단지의 건설이 현실화 될 수 있다면 연간 120.000MWh의 결 과 (Ⅱ) 예를 들어, 50MW 규모의 국가 주도 풍력발전단지의 건설이 현실화 될 수 있다면 연간 120.000MWh의 청정 전력에너지 보급 효과가 발생하며, 연간 120.000MWh의 풍력발전 전력은 연간 3만 TOE의 대체에너지원 발생 효과가 있고, 이로 인해 연간 98.000톤의 이산화탄소 발생 감소로 인한 환경개선 효과가 있으며, 석탄화력 발전 대비 9억 ∼ 16억원/년의 회피 비용을 창출한다.

고찰 및 의견 ▲ 국가의 지속적 정책 지원 ▲ 풍력에너지(신재생에너지)에 대한 인식의 변화 ▲ 풍력발전의 기술 개발 ▲ 풍력발전의 민영화, 대형화

참고문헌 ▲ 인터넷 사이트 검색 ▲ 관련 연구소의 연구보고서 ▲ 각종 NEWS와 신문 기사 ㅇ www.windpower.dk ㅇ www.awea.org ㅇ www.kier.re.kr ▲ 관련 연구소의 연구보고서 ㅇ 한국동력자원연구소 연구보고서 ㅇ 에너지경제연구원 연구보고서 ㅇ 한국전력연구원 연구보고서 ▲ 각종 NEWS와 신문 기사 ㅇ 자료 조사 방법에 대해서 말씀드리겠습니다. 풍력발전에 대한 자료의 조사는 아직 충분하게 하지 못한 상태이므로 여러 가지 추가될 것이 많을 것으로 예상되며 현재로써는 인터넷 검색에 의한 ‘덴마크풍력산업협회’, ‘미국풍력에너지협회’, ‘한국에너지기술연구원’ 등의 자료와, ‘한국동력자원연구소’, ‘에너지경제연구원’, ‘한국전력연구원’ 등 풍력발전에 관련된 연구소의 연구보고서, 그리고 각종 뉴스와 신문기사 등의 자료를 바탕으로 조사하여 작성할 것입니다. KBS 환경스페셜 76회 : 바람이 주는 선물

감사합니다. ㅇ 이상으로 프로젝트 제안에 대한 발표를 마치겠습니다. 감사합니다.