[재미있는 전기이야기] 풍력발전

석탄 석유와 같은 화석 연료는 연소과정에서 배출되는 가스나 재 등으로 인하여 지구의 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 매장량이 한정되어 있다. 따라서 이들을 대체할 수 있는 에너지로써 풍력, 조력, 태양열 등의 이용이 고려되고 있다. 발전(發電)을 위하여 이러한 대체 에너지를 사용하면 경제적일 뿐만 아니라 환경보존의 차원에서도 매우 바람직한 발전방식이라 할 수 있다.

이들 중 바람을 이용한 풍력 발전은 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기력학적 특성을 이용하여 발전기의 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 방식이다. 고대에도 배를 움직이기 위해서 사람이 노를 젓는 대신, 돛을 달아 바람의 힘을 이용하였다.

풍력발전기의 구조는 날개(blade)와 허브(hub)로 구성된 회전자와 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치(gear box), 발전기 및 각종 안전 장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다. 또한 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다.

풍력발전은 바람이 많은 지역에서만 적합한 발전방식으로 알려져 있지만 요즘은 약한 바람에도 전력을 생산할 수 있도록 고효율 발전기가 개발되고 있다. 바람이 약한 날은 프로펠러 날개의 각도를 조절함으로써 프로펠러가 잘 회전할 수 있도록 만든 것이다.

국내에는 98년과 99년 초반에 제주 행원리에 600kw 용량의 풍력발전기 4기가 설치되어 가동중이다. 전북지역의 경우, 새만금 방조제와 그 주변에 2010년까지 모두 50기의 풍력발전기를 건설하겠다는 방침을 세운 바 있다. 이처럼 풍력발전기는 바람이 많은 방조제 부근에 주로 세워 지고 있으며 특히 삼면이 바다인 우리나라의 경우, 해안지방의 2/3는 풍력 발전이 가능한 지역으로 예상된다. 또한 섬지방의 경우, 바다 건너 육지로 부터 전기를 끌어 쓰기 보다는 풍력발전을 이용한다면 훨씬 효율적일 것이다. 초속 1∼2.5m의 바람이 불 때 풍력발전의 효율이 가장 높고 초속 3.5m이상의 바람일 경우는 이들 바람이 갖는 에너지 모두를 전기에너지로 바꿀 수 있다.

현재 미국에 설치되어 있는 풍력발전기의 총 전력생산량은 캘리포니아의 시 전체전력을 감당할 수 있는 수준에 이르렀다고 한다. 자원이 모자란 우리나라의 경우, 풍력은 특히 주목할만 대체 에너지가 아닌가 생각된다.

/한병성 (전북대 교수)