풍력발전 (風力發電)

풍력발전 / 대관령 풍력발전시범단지

과학기술

개념

정의

바람의 힘을 이용해서 발전기를 돌려 전기 에너지를 생산하는 발전방법.

개설

수십 와트 규모의 초소형부터 수백만 와트급의 초대형까지 다양한 풍력발전기가 개발되어 전기생산에 이용되고 있다. 1990년대부터 덴마크와 독일 등지에서 급속히 발전하여 전세계에 빠른 속도로 보급되고 있다. 소형은 건물 지붕에도 설치되지만, 대형은 바람이 강한 평야와 구릉 그리고 바다에 세워진다.

연원 및 변천

19세기 말에 개발된 소형 풍력발전기는 바람이 잘 부는 지역에서 독립형 전력생산시설로서 널리 사용되었다. 그러나 1930년대 이래 발전회사가 대형화되고 전력망이 널리 퍼짐에 따라 소형 풍력발전기는 쇠퇴기를 맞게 되어 제2차대전 후에는 거의 자취를 감추게 된다. 1970년대 초의 오일쇼크와 원자력의 위험에 대한 우려는 풍력발전에 대한 관심을 다시 불러일으켰고, 1990년대에는 기술 성숙도가 매우 높은 풍력발전기가 생산되어 다른 발전시설과 경쟁하게 된다. 풍력발전기는 지속적으로 대형화되어 2010년대에는 5메가와트급 이상도 널리 보급되는 단계에 들어섰다.

내용

풍력발전기는 날개의 회전축이 높인 방향에 따라 수평축 발전기와 수직축 발전기로 나뉜다. 수직축 발전기는 변환효율이 떨어지기 때문에 현재 설치되는 풍력발전기는 대부분 수평축 발전기이다. 이 발전기는 수평축 좌우에 날개와 발전기가 붙어 있는 형태로 되어 있다. 바람이 불면 날개가 돌아가고, 이 회전력은 축을 통해 발전기를 돌림으로써 전기에너지로 변환된다. 풍력발전의 발전량은 바람 세기의 세제곱에 비례한다. 바람은 지표면으로부터 높이 올라갈수록 강해지기 때문에 발전기의 높이가 커질수록 발전량도 증가한다. 태풍 등으로 바람이 너무 강하면 날개의 회전이 빨라져 발전기에 손상이 올 수 있기 때문에 이때는 발전기의 작동이 정지된다.

현황

바람이 잘 부는 곳에서는 풍력발전으로 화력발전과 비슷한 비용으로 전기를 생산할 수 있다. 또한 기후변화를 일으키는 온실가스를 내놓지 않기 때문에 1990년대부터 서부 유럽에서 널리 보급되었다. 2000년대에 와서는 미국과 중국에서도 급속히 보급되어 2010년 현재 중국과 미국은 유럽의 독일과 스페인을 제치고 세계 1,2 위의 풍력발전국이 되었다. 한국에서도 풍력발전에 대한 관심은 높은 편이지만 지형적, 군사적, 행정적 제약으로 인해 빠르게 보급되지는 않고 있다.

의의와 평가

풍력발전은 화력발전과 달리 온실가스를 내놓지도 고갈되지도 않을 뿐만 아니라 경제성도 좋기 때문에 청정 에너지로 널리 보급되고 있다. 앞으로도 에너지 고갈과 기후변화를 해결하는 대안적 에너지로 큰 역할을 할 것으로 전망된다. 그러나 초대형급 풍력발전기는 자연경관을 변형하고 소음을 일으키며 동물의 서식지를 파괴한다는 비판을 받고 있다. 독일 등지에서는 설치 장소에 제한을 두거나 지역 주민들을 투자에 참여시킴으로써 이러한 문제를 해결하지만, 한국에서는 내륙에 큰 기업이 풍력발전기를 세울 경우 지역 주민들의 반발이 심한 편이다. 영국, 독일, 덴마크 등지에서는 입지를 찾기 어려운 내륙보다는 바다 쪽으로 눈을 돌리고 있고, 이미 상당수의 풍력발전기가 바다에 세워져서 돌아가고 있다.

참고문헌

『과학기술대사전』(한국과학기술단체총연합회, 아카데미서적, 2005)

『에너지대안을 찾아서』(이필렬, 창비, 1999)

『신ㆍ재생에너지 백서』(산업자원부, 2005)

관련 미디어

• 
  풍력발전 / 대관령 풍력발전시범단지
• 
  풍력발전 / 영덕 풍력발전단지
• 
  풍력발전

집필자

이필렬