기압의 변화로 공기의 움직임, 즉 바람이 발생하는데 이렇게 발생된 바람을 에너지로 만드는 기술이 바로 풍력발전이다.

 

풍력발전은 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술이다.

지형에 따라 또는 계절의 영향을 받아 바람이 많이 불기도하고 적게 불기도 한다.  특히 봄철의 경우 환절기로 인해 바람이 많이 부는 편인데 지붕이 날아갈듯 휘몰아치는 바람이 불청객 같기만 하다. 하지만 풍력발전기가 있다면 이러한 바람이 불청객이 아닌 반가운 손님으로 맞이할 수 있다.

수직 풍력발전기를 만들고 있는 국내 업체 자료에 따르면 기본 조건은 연간평균 풍속 4m/s(초당 4미터)에서 발전량은 25와트(W)~50와트 정도인데 남부해안지대를 제외한 나머지 대부분 지역이 평균 풍속 2m/s 미만이라고 한다. 이는 현실적으로 설치대비 효과가 미미하다는 지적이다.

이렇듯 일정하지 않은 바람일수와 낮은 풍속의 불리한 조건을 극복하기 위해 풍력발전기를 소형화하고 태양광 발전기와의 결합 등을 통해 단점을 보완하고 있다.

수평축과 수직축의 풍력발전기

풍력발전기는 날개의 종류에 따라 수직축과 수평축 2가지로 나눌 수 있다. 이중 수평축 풍력발전기는 우리가 흔히 볼 수 있는 바람개비 모양의 발전기이다.

수평축은 날개가 지면에 대해 수평으로 서 있는 회전축 주위를 회전하는 타입으로 항공기의 프로펠러와 비슷하다. 일정 풍속이 나와야 하므로 일반적으로 높은 곳에 설치한다.(사진 가)

수직축은 날개가 지면에 대해 수직으로 서 있는 회전축 주위를 회전하는 타입으로 양력(위쪽 방향으로 뜨게 만드는 힘)과 항력(바람의 미는 힘)을 이용한다. 장점으로는 낮은 풍속과 돌풍에서도 전력을 생산할 수 있다. 하지만 수평축과의 비교실험에서 효율이 그리 높지 않다는 단점이 있다.(사진 나)

날개의 종류를 결정하고 날개를 준비하는데 만드는 방법은 매우 다양하다. 새로운 아이디어를 접목해 만드는 경우도 있고 기존 제품을 모방하여 만들기도 한다. 또한 기성품 주문을 통해 조립하여 발전기를 만들 수 있다.

가장 단순하면서 널리 알려져 있는 풍력발전기 구조는 날개와 벨트(체인), 발전기(알터네이터, 제너레이터), 충전지, 인버터(직류를 교류로 변환), 220볼트(V) 교류전원의 연결이다.

무궁무진 소형 풍력발전기

앞서 언급한 바와 같이 우리나라는 바람이 일정간격으로 불지 않거나 적정풍속이 나오지 않는 곳이 많다. 이에 대관령이나 제주도처럼 특정지역에 한정되어 설치된 경우가 많은데 소형 풍력발전기의 경우 복합 설치를 통해 도심이나 농촌 등 우리주변에서도 활용이 가능하다.(사진 다)

예를 들면 태양광과 풍력발전기와의 결합이다. 햇빛이 좋은 날에 태양광발전, 흐리거나 비가 내리고, 바람이 부는 날에는 풍력발전으로 전력을 생산하게 된다. 이는 단일 에너지 획득 조건을 확장시켜 전력 생산의 가능성을 좀 더 높일 수 있다. 특히 전력이 공급되지 않는 외딴 섬이나 계곡에 형성 된 농촌마을 그리고 도심에서 유용하게 활용할 수 있다.

이렇듯 소형 풍력발전기는 건물 일체형에서부터 도로 가로등용 전원, 일반 주택용 독립형 발전에 이르기까지 일상에서 적용 가능성이 무궁무진하다. 미국 연방정부는 소형 풍력발전기를 설치하면 투자비의 30%까지 지원하면서 미국 내 소형풍력 보급과 산업 육성, 두 마리 토끼를 한 번에 잡고 있다.

자료출처 및 참고 :

자립하는 삶을 만드는 적정기술센터, 벤토코리아