풍력발전기

풍력발전기(風力發電機, wind power generator)는 [[바람]으로 풍차를 회전하여 전기를 일으키는 발전기이다. 풍력 터빈의 회전자 축이 발전기 축에 연결되어 있다.

개요

풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 풍력 발전기의 날개를 회전시켜 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산한다.

원리와 시스템 구성

풍력 발전기는 바람이 지니고 있는 에너지를 우리가 유용하게 사용할 수 있는 전기에너지로 바꿔주는 장치이다. 불어오는 바람은 풍력 발전기의 날개를 회전시키게 된다. 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하여 우리가 사용하게 되는 것이다. 구체적으로 풍력 발전기는 날개, 변속장치, 발전기의 세 부분으로 구성되어 있다. 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 변속장치는 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시킨다. 발전기는 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.

풍력발전기 구조

시스템의 분류

풍력 발전기는 날개의 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직축 풍차와 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 풍차로 구분된다. 수평축 풍차는 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받는다. 수직축 풍차는 바람의 방향에 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용할 수 있지만 그 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있다.

입지 조건

풍력 발전기는 풍속이 세고, 풍차가 클수록 더 많은 풍력 에너지를 생산할 수 있기 때문에 풍력 발전기의 발전량은 바람의 세기와 풍차의 크기에 의존하고 있다. 또한 높이가 높아질수록 바람이 세게 불기 때문에 높은 곳의 발전기가 낮은 곳의 발전기보다 크고 발전량도 많다. 풍력으로 발전하려면 평균 초속 4m/s 이상으로 부는 바람이 필요하다. 여기서 말하는 바람의 속도는 우리가 서 있는 땅위가 아니라 풍력 발전기의 날개가 있는 높이에서의 속도를 말한다.

다음은 바람과 우리 생활과의 관계를 나타낸 것이다.

• 2미터/초 : 바람을 느낀다.
• 4미터/초 : 나뭇가지가 흔들린다.
• 7미터/초 : 먼지가 인다.
• 12미터/초 : 몸이 떨린다.
• 25미터/초 : 나무가 뽑힌다.
• 30미터/초 : 유리창이 깨진다.

풍력발전기의 이용효과

• 첫째, 바람의 운동에너지를 이용한 발전방식으로 화석연료 대체효과가 매우 크다.
• 둘째, 낙도 등의 낙후 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능하다.
• 셋째, 풍향이 우수한 해안 및 산간지역에 설치함으로써 국내 토지이용을 합리화할 수 있다.
• 넷째, 제주지역과 같은 일부 특정지역의 경우 대규모 풍력발전단지 조성으로 관광자원으로 활용이 가능하다.

풍력발전기의 종류

풍력발전기는 다양한 종류가 있다. 주로 사용되는 풍력발전기의 종류는 다음과 같다.

1. 수직축 풍력발전기: 터빈 축이 수직인 형태로, 풍향에 대한 의존성이 낮다. 작은 크기와 저비용으로 인해 주로 도시에서 사용된다.

2. 수평축 풍력발전기: 터빈 축이 수평인 형태로, 풍향에 따라 회전한다. 크기와 발전량이 크기 때문에 주로 대규모 발전 시설에 사용된다.

참고자료

• 〈풍력 발전기 風力發電機〉, 《네이버 국어사전》
• 〈풍력 발전기〉, 《두산백과》
• 〈풍력 발전〉, 《나무위키》

같이 보기

• 풍력발전
• 발전기
• 터빈
• 풍력발전소
• 바람
• 풍차
• 전기에너지

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