우리나라는 좁은 국토 면적에 비하여 삼면이 바다로 둘러싸인 지형적인 장점을 가지고 있어 해상풍력발전단지를 조성하는데 유리한 조건을 가지고 있다. 또한 해상풍력은 장애물이 적기 때문에 바람의 난류(불규칙적인 흐름)와 풍속변화가 적어 육상풍력보다 해상풍력의 발전효율이 1.4배 높으며, 일반적으로 1.5~2배 정도 발전량이 높은 것으로 알려져 해상풍력 개발에 박차를 가하고 있다.
풍력발전은 비용 효율적인 신재생에너지원으로 우리나라 뿐 아니라 전세계적으로 빠르게 보급이 확대되고 있다. 환경적 지속가능성을 보장하면서 지속가능한 에너지를 공급하기 위해서는 증거에 기반한 정책수립과 혁신적인 방안 마련이 필요하다. 본 논문은 풍력발전 환경영향평가서 58건의 분석을 통해 1) 국내 육상풍력의 주요 특징이 어떠한가? 2) 환경영향을 최소화하기 위한 사업별 환경적 지속가능성을 분석하는 방법이 있는가?에 대한 해답을 제시하고자 한다. 환경영향평가서에 제시된 개별 육상풍력사업의 환경적 지속가능성과 관련한 변수를 추출하여 이러한 환경변수에 대한 요인분석을 수행하고 개별 변수의 가중치를 계산하여 육상풍력발전의 환경적 지속가능성을 평가할 수 있는 지수를 개발하였다. 이러한 환경적 지속가능성지수는 육상풍력발전의 입지를 고려할 때 활용할 수 있는 유용한 증거에 기반한 의사결정도구로 활용될 수 있을 것이다. 58개 사업은 사업지역의 고도 및 자연성의 정도를 바탕으로 1) 산악형, 2) 목장형, 3) 해안형으로 구분하였다. 본 연구에서는 개별 풍력발전사업에 대한 환경적 지속가능성지수를 성공적으로 계산하였다. 가장 환경적 지속가능성이 큰 사업은 목장형으로 분류된 33번 사업이 1.04였고, 가장 낮은 사업은 산악형으로 분류된 55번 사업으로 -1.44였다. 둘째, 분석결과는 목장형이 환경지속가능성 지수가 평균 0.4551로 환경적 지속가능성이 가장 높고, 해안형이 평균 0.3712으로 중간이었으며, 산악형이 평균 -0.3457로 가장 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 육상풍력발전과 관련된 기존의 연구에서 제시된 결과를 보다 계량적으로 증명하고 있으며, 신재생에너지개발과 관련한 정책에 활용할 수 있는 중요한 함의를 제공하고 있다.
이번 연구는 육상풍력발전단지 내의 육상 곤충상을 파악하고, 발전시설과 관리 도로의 조성으로 발생하는 산림훼손 및 파편화에 따른 곤충 군집의 변화를 알고자 수행하였다. 2017년에 준공된 경상북도 영양과 영덕에 있는 육상풍력발전단지 내 식생이 훼손된 임도와 인근 산림을 조사지로 선정하였고, 2022년 8~9월에 다양한 곤충 군집을 조사하기 위해 맨눈 조사와 야간 조사를 병행하였다. 총 11목 50과 246종 1,076개체가 채집되었고, 나비목 곤충이 38.8%로 가장 큰 비중을 차지했으며, 벌목, 노린재목, 메뚜기목 순으로 확인되었다. 또한 산림과 비교하여 초지의 곤충 종 수가 유의하게 높았고 종 구성도 산림과 초지가 다르게 배열됨을 확인하였다. 비록 단기간의 조사였으나, 육상풍력발전단지의 조성으로 일부 교목의 훼손이 오히려 식생의 다양성이 생겨 육상 곤충의 종 구성과 다양성에 좋은 영향을 줌을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 육상풍력 발전단지 조성 때문에 생기는 생물상의 변화를 이해하는데 기초적인 자료로 활용되기를 기대해 본다.
해상 풍력 발전은 가장 유망한 재생 에너지원의 하나이며, 육상 풍력 발전보다 풍력이 강력하고 일정하여 장시간 고출력 발생이 가능하다. 또한 소음, 공간적 한계, 경관훼손 등 기존 육상 풍력 발전의 단점을 보완하고 초대형 단지조성이 가능한 장점이 있다. 초대형 해상풍력단지에는 일반적으로 MW급의 해상풍력발전기가 사용된다. 본 논문에서는 MW급의 해상 풍력발전기에 ANPC(Active Neutral-Point-Clamped) Multi-Level VSC(Voltage Source Converter)를 적용하여 Back-to-Back으로 구성한 시스템을 제안하고 계통연계형 풍력 발전 시스템을 모의한 시뮬레이션을 통하여 제안된 시스템의 성능을 검증한다.
본연구는 재생에너지 중 육상풍력발전사업 및 육상태양광발전사업의 환경현황 및 환경적 가용입지를 분석하여 신재생에너지 보급이 자연환경의 보존과 상호 공존할 수 있는 추진 방향성을 제시하였다. 2019년 6월까지 협의가 이루어진 환경평가 자료를 바탕으로 신재생에너지 중 가장 활발하게 보급되고 있는 육상풍력 및 육상태양광에 대한 규모, 위치 및 특성을 분석하였다. 재생에너지사업 입지와 관련된 주요 제약사항 및 환경평가 단계에서 요구되는 고려사항들을 도출하고 지역별 가용 면적 분포를 분석하고 이에 근거하여 잠재용량을 추정하였다. 환경영향평가 대상 육상풍력발전사업 총 80건을 분석한 결과, 80개 중 63개(79%) 사업이 산지에 입지하고 있는 것으로 파악되었다. 환경평가가 이루어진 육상태양광발전사업은 총 7,363건에 이르고 있다. 환경적 규제요소를 모두 고려한 육상풍력에 대한 환경적 가용 면적은 2,440km2이며, 육상태양광의 경우 비우량농지 등을 대상으로 산정된 환경적 가용 입지면적은 2,877km2로 산출되었다. 이러한 환경적 가용입지의 지역적 분포 및 특성은 해당 지자체가 지역에서 재생에너지개발사업을 추진하는 데 있어 가장 기본적으로 파악하고 있어야 하는 현황 자료가 될 수 있다. 현재까지 계획된 발전사업의 규모 및 향후 예상되는 증가와 환경평가를 통해 나타나는 환경가치 보전 및 사회·경제적 수용성을 고려한다고 하더라도 현시점에서 재생에너지 발전사업을 위한 가용한 입지용량이 부족하지는 않을 것으로 나타났다. 본 연구에서 도출되는 에너지원별 환경적 가용입지 자료와 같은 정량적이고 과학적인 결과를 토대로 지역별 자연환경 및 입지여건 등의 특성을 고려하여 재생에너지원별 보급 목표량(비율 및 잠재량)의 적정성을 검토할 필요가 있다. 태양광 및 풍력의 경우 해당 지역의 지형적, 환경적 특성을 고려하여 가장 잘 맞는 유형의 에너지원을 선택하는 것이 필요하다.
최근 해상 풍력 발전이 개발됨에 따라 풍력발전타워는 더욱 거대해지고 있으며, 육상의 타워에 비해 파력과 흐름 등 다양한 외력에 노출되어있다. 이에 따라 해상 타워의 기초는 육상 타워 보다 더욱 안정성이 요구된다. 본 연구에서는 현재 관측된 최대 풍속인 60m/s가 해상풍력타워로 향하여 불 때, p-y 관계를 이용해, 원통형, 계단형, 원추형 타워의 기초에 작용하는 풍력과 파력을 해석 하였다.
풍력발전기의 수요가 유럽에서 북미, 아시아로 확대되고 있으며, 육상 풍력발전에 비해 대형 발전기 설치에 공간적 제약이 없는 해상 풍력발전이 선진국들에 의해 채택되고 있고 발전기의 대형화(Repowering)를 통한 에너지효율 증대, 단위 용량당 건설비 감소 등의 유리한 점 때문에 풍력발전기가 대형화되는 추세이다.
In order to reveal the levelized cost of energy (LCOE) of Korean and foreign wind turbines, a study was conducted for Korean onshore wind farms. Actual CapEx and OpEx data were obtained from audit reports for 26 onshore wind farms corresponding to 53.87 percent of the total onshore wind farms in Korea in the Data Analysis, Retrieval Transfer (DART) system. In addition, capacity factor (CF) data were calculated from data provided by Statistics Korea. Random numbers were generated from distributions that were fitted by the datasets, which were used as input data to perform a Monte Carlo simulation (MCS). The levelized fixed cost (LFC) and the levelized variable cost (LVC) were calculated from distributions of the CapEx, the OpEx and the CF. As a result, the LCOEs of the analyzed total Korean wind farms, and Korean and foreign wind turbines were 147, 148, and 146 USD/MWh, respectively. The averaged LCOE of Korea was estimated to be 4 USD/MWh lower than that of Japan, while it was much higher than German and global averages.
해상풍력발전은 가장 유망한 재생 에너지의 하나이며, 육상풍력발전보다 풍력이 강력하고 일정해서 장시간 고출력 발생이 가능하고 소음, 공간적 한계, 경관훼손 등 기존 육상풍력발전의 단점을 보완하고 초대형으로 제작할 수 있다. 우리나라는 3면이 바다로 둘러싸여 해상풍력자원이 풍부하고 발전가능성이 크다. 이 고찰은 해상풍력발전기의 터빈과 하부구조물 기술동향, 국내외 시장동향, 학술 및 특허정보를 분석하였다.
해상풍력발전은 경관 및 소음 등의 문제 및 풍황자원 고갈로 인한 사업부지 확보가 어려운 육상풍력발전의 대안으로 주목받고 있다. 해상풍력은 해상에 풍력터빈을 세우기 때문에 경관 훼손이나 소음으로 인한 민원발생이 적고 상대적으로 풍황자원이 풍부하기 때문에 발전생산성이 높다. 그러나 육상풍력에 비해 해상풍력은 설치비가 높아 경제성이 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 이러한 높은 설치비는 해상작업에 필요한 대형장비의 대여기간과 높은 대여료에서 기인하는데, 본 논문에서는 대형 해상장비의 사용을 최소화하여 설치할 수 있는 해상풍력 지지구조의 개념설계를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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