풍력 발전은 풍력 터빈과 같은 장치를 사용하여 풍력 에너지를 기계 회전 에너지로 변환하고 이 에너지를 사용하여 발전기를 회전시켜 전기를 생성하는 것을 의미합니다.
풍력 발전은 재생 가능 에너지의 일종입니다. 풍력발전은 발전량이 풍부하고 항상 재생 가능하며 광범위하게 분산되어 깨끗하고 그 사용에 의해 온실가스가 배출되지 않고 석유나 석탄 등의 화석연료가 고갈되지 않는다는 점에서 환경친화적인 것 입니다. 유망한 대체 에너지로 주목받고 있습니다.
일반적으로 풍력발전장치로는 수평축 풍력발전장치 및 수직축 풍력발전장치가 알려져 있습니다.
수평축 발전기는 프로펠러 날개를 갖추고 바람의 양력을 이용합니다. 동익의 회전 속도가 높기 때문에 발전 효율이 높다. 그러나, 풍향에 따라 회전날개의 방향을 바꾸거나, 풍속에 따라 회전날개를 바꿀 필요가 있다. 각도를 변경해야하기 때문에 복잡한 장치가 필요합니다.
한편, 수직축 풍력발전기는 발전효율은 낮지만, 저풍속에서도 큰 회전력을 얻을 수 있어 풍향의 영향을 많이 받지 않는다는 이점이 있어 소풍향에 많이 적용되고 있습니다.
이 수직축 풍력 발전기는 발전기 본체와, 발전기 본체에 회전력을 전달하는 회전축과, 회전축에 연결된 날개로 구성된다.
그러나, 종래의 날개는 패널 구조이기 때문에, 계속적인 풍압에 의해 변형이나 파손이 일어나기 쉬워, 발전 효율이 낮다고 하는 문제가 있었습니다.
또한 기존의 회전축은 단일 구조로 구성되어 있으므로 설치 및 분리가 어려워 유지보수 비용과 시간이 많이 걸립니다.
또한, 구조가 복잡하기 때문에 제조비용이 부피가 늘어나 건설비나 해체비도 벌어진다는 문제도 있다.
전 세계적으로 화석에너지원의 고갈과 환경오염 문제의 심각성이 계속적으로 강조되고 있어, 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 경쟁력 있는 대안으로 풍력발전이 제시되고 있습니다. 풍력발전은 화석연료 기반 에너지원에 비해 깨끗하고 재생 가능하며 생태친화적인 에너지를 제공하는 빠르게 성장하는 에너지원입니다.
풍력발전용 풍력발전기는 블레이드의 회전에 의해 전력을 생성하는 발전기와, 발전기에서 생산된 전력을 전력으로 변환하여 계통에 공급하는 전력변환기를 포함한다. 따라서 풍력에너지를 블레이드를 이용하여 회전에너지 등의 기계적 에너지로 변환하여 전기를 생산하고, 변환된 기계적 에너지를 이용하여 발전기를 구동하고, 생산된 전기는 전력변환기를 통과하게 된다. 이를 전력망에 공급하기 위해 전기로 변환합니다.
전력생산에서 풍력발전기가 차지하는 비중이 높아질수록 더 큰 발전용량이 요구되고 있습니다.. 발전용량에서 중요한 역할을 합니다. 날개의 크기도 커졌습니다. 이처럼 풍력발전기에서 가장 중요한 부분은 블레이드인데, 그 성능이 발전용량에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 전체 시스템 비용에서도 큰 부분을 차지하고 있습니다.
풍력발전기는 지면의 설치방향과 회전축에 따라 크게 수직형과 수평형으로 구분됩니다. 수평형 풍력발전기는 설치가 쉽고 전력손실이 적다는 장점이 있으나 바람의 방향에 영향을 받습니다. 요잉 시스템 및 블레이드 사이즈 따라서 내부 구성이 복잡해지고 설치 규모가 커지는 문제점이 있다. 반면, 수직형 풍력발전기는 전력효율은 낮지만 풍향에 관계없이 설치가 가능하고 설치면적도 적으며 다단 설치가 가능한 장점이 있다.
수평형 풍력발전기나 수직형 풍력발전기는 블레이드와 프레임의 구조에 따라 수평형, 프로펠러형, 더치형, 다블레이드형 등으로 구분되고, 수직형 발전기는 샤보니우스형, 다리우스형 등으로 구분된다. 자이로밀(Gyro Mill)형, 직교류형(Cross Flow Type) 등으로 구분되어 사용됩니다.
풍력발전은 이렇게 날개의 형태가 중요합니다. 날개를 어떻게 하냐에 따라서, 발전량이 틀려질 수 있다. 이러한 부분에 대한 공부는 계속되어야 할 것 같다.