㎿급 반직구 풍력발전기, 더이상 꿈은 아니다

- 세계 최초 24톤㎿급 반직구 풍력발전기 선전에서 선보여 -

- 중국 풍력 발전속도, 중국정부 예상치 뛰어넘어 -

 

 

 

□ 세계 최초 반직구 풍력발전기

 

 ○ 2009년 7월 15일 오후 선전시풍력기술개발유한공사(深圳市风发科技发展有限公司)가 생산한 세계 첫 ㎿급 반직구 풍력발전 전용 스위치식 자기저항발전기(Switched Reluctance Generator)가 선전에서 성공적으로 조립됐음. 이 발전기는 칭하이(青海)로 옮겨져 일월산 풍력발전소에 설치될 예정임.

 

 ○ 이 프로젝트는 중국 과학기술부 장라이우 부부장, 선전시 과학정보국 루지엔 부국장, 선전시풍력기술개발유한공사 저칭위 총재 등 지역정부 및 관련 업체, 언론대표들이 함께 성사시켰음.

     

 ○ 선전에서 조립된 발전기는 칭하이에 설치되며, 이는 선전기업의 서부지방 풍력 투자개발 첫 성과임. 이와 동시에 칭하이는 풍력발전기가 없었던 기나긴 역사에 마침표를 찍게 됐음.

     

 ○ 선전시풍력기술개발유한공사에서 개발한 이 신형 풍력발전기는 중국 내 기술결여의 문제점을 보완할 뿐 아니라 수직축 기술영역에서도 독보적인 지위를 확립했음. 또한 전 세계 풍력발전사업에 '효율적인 풍력발전'의 새로운 문을 열었음.

 

□ 중국 풍력발전 현황

 

 ○ 전 세계 에너지자원 고갈 및 환경보호 문제가 대두하면서 친환경에너지의 일종인 풍력발전이 각광받고 있음. 풍력발전은 친환경적인 재생에너지원으로서 세계 각국의 관심이 고조되고 있는 분야임.

 

 ○ 풍력발전은 신에너지 발전기술 중 가장 가능성이 큰 분야임. 이로 인해 최근 몇 년간 중국은 풍력발전사업에 관심을 기울여왔음.

     

 ○ 풍력자원이 풍부한 중국 연해 및 섬의 발전량은 약 10억㎾에 달하며, 주로 션양과 허베이, 산둥, 장쑤, 상하이, 저장, 푸지엔, 광둥, 광시, 해남 등에 분포돼 있음.

 

 ○ 풍력발전소는 높은 건설비용과 풍력의 불안정성으로 인해 풍력의 전기이온가가 높아져 일반적인 화력발전과 비교해 효율이 떨어짐. 이러한 이유로 정부는 풍력발전의 성장을 위해 정책적으로 지지하고 있음.

 

 ○ 풍력발전은 컴퓨터, 대기동력, 재료과학, 역학 등 여러 분야의 기술이 집대성된 분야임. 중국은 풍부한 자원으로 인해 풍력발전의 가능성이 전도유망함.

 

□ 경제적 효율

 

 ○ 이번에 생산된 발전기의 총 중량은 24톤으로 같은 분야의 기타 발전기 무게의 절반 정도임. 또한 8개 항목에서 국가 발명특허를 받았으며, 24개 항목에서 독자적인 지식재산권을 보장받음.

     

 ○ 발전기는 10~250%의 고정출력범위에서 90%에 달하는 발전효율을 자랑함. 풍력발전 시간은 국가 표준의 1.5배에 달하며, 연 발전시간은 3000시간을 초과함. 이는 중국 및 전 세계 대형 직구 풍력발전기 전용 스위치식 자기저항 발전기영역의 공백을 메운 획기적인 제품임.

 

 ○ 이 발전기는 높은 효율성 및 넓은 발전범위로 풍력발전에 적합하며, 특히 수직축 풍력발전의 혁신을 이끌었음. 발전기는 반직구로서 전동효율이 높고 직류전기를 생산, 인버터 과정을 줄임. 이는 발전기의 안정성 및 내구성을 높이고 단위량 대비 원가를 낮춤.

 

 ○ 발전기의 기술적 우월성

  - 작업범위의 확대로 인한 효율증가 및 한층 강해진 부하능력으로 수직축에 가해지는 강풍에도 고성능의 제어가 가능해졌음. '강풍에는 큰 발전', '미풍에는 작은 발전'이 가능해짐으로써 발전효율이 증대됨.

  - 고강도 복합재료를 사용한 날개, 트러스식 외팔보 구조, 견고한 탑은 안전성과 신뢰성을 보장받았음.

  - 제어시스템은 풍륜(风轮), 전기 동보, 전압범위의 다양화, 전류 인버터의 인터넷 접속 등 기계 전체를 모니터링함.

  - 완성기기 비용, 건설비용, 유지비용이 대폭 절감돼 경제지표상 경쟁력을 가지게 됐으며, '효율적인 풍력발전'을 실현하게 됐음.

 

□ 풍력발전 원리

 

 ○ 최초의 풍력발전기는 바람이 불어야만 발전할 수 있었으며, 전압과 빈도도 불안정해 실질 이용가치가 낮았음. 또한 태풍 등 강한 바람이 불면 풍륜(风轮) 회전의 과부하로 인해 시스템 고장이 잦았음.

 

 

 ○ 현재 개발되는 풍력발전기에는 이러한 문제를 해결하기 위해 기어박스, 요잉시스템, 액압시스템, 브레이크시스템, 제압시스템 등을 탑재하고 있음.

 

     

 ○ 기어박스는 느린 풍륜의 속도(600㎾의 풍력발전기 27바퀴/분)를 빠르게(보통 1500바퀴/분)하는 기능을 담당함. 또한 발전기를 제어해 안정적인 빈도와 전압을 유지시킴.

 

 ○ 요잉시스템은 풍륜을 바람부는 방향에 따라 움직이게 함.

 

 ○ 제어시스템은 현대 풍력발전기의 신경중추임. 바람의 속도와 방향에 따라 시스템을 제어해 안전한 전압 및 빈도로 송전망에 접속할 수 있게 함. 기어박스는 발전기의 온도, 액압시스템의 유압 등을 모니터링해 이상발생 시 신호를 보내 시스템을 자동정지시킴.

     

□ 관련 정책 및 전망

     

 ○ 현재까지 중국의 풍력발전설비 제조업체는 70여 개에 달하며, 그 중 국유지주기업 27개, 민간기업 23개, 중외 합자기업 및 독자기업 약 20여 개임. 2010년까지 전체 70여 개 업체의 발전량은 3500만~4000만㎾에 달할 것으로 전망됨.

 

 ○ 올해 1~5월 중국의 발전설비 발전량은 3835만㎾로 전년 동기 대비 23% 감소했으며, 그 중 증기터빈 발전기의 발전량은 2689만㎾로 전년 동기 대비 29% 감소했음. 수력터빈발전기의 발전량은 787만㎾로 전년 동기 대비 20% 감소했으나 풍력발전량은 134만㎾로 증가했음.

 

 ○ 공업정보화부의 통계자료에 의하면 중국의 풍력발전 속도는 국제 풍력발전 속도를 넘어서고 있으며, 중국 내 다른 발전설비보다 빠르게 발전하고 있음.

 

 ○ 중국의 풍력발전 제조업은 빠르게 발전하고 있으며, 10년 후 중국의 풍력발전 건설속도는 연간 1000만~1500만㎾에 달할 것으로 전망됨. 이로 인해 중국 내 풍력발전 제조기업들은 점점 더 치열한 경쟁국면으로 접어들 것임.

     

     

자료원 : 중국 에너지 뉴스, 중국 신에너지 및 재생에너지망