우리나라의 도로터널의 총 연장은 2014년 기준 약 1,220km에 달하며, 최근 사회간접자본(SOC: Social Overhead Capital) 시설인 도로망 확충 사업으로 공사중인 도로가 개통되면 국토의 약70%가 산악지역인 우리나라의 지형 여건상 국내 도로터널 연장은 더욱 늘어날 것으로 보인다. 터널 내부에는 자동차 통행시 발생하는 자연풍 등으로 인하여 평균 4m/s 이상의 양질의 자연풍이 상시 발생하므로 저풍속에 특화된 소형 풍력발전 시스템 적용시 기상조건에 따라 불규칙한 발전량을 보이는 풍력발전의 단점을 보완 하여 안정적인 발전이 가능하다 판단되어 터널내 발생되는 자연풍속을 측정하여 발전량을 예측하였다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도로터널내 자연풍을 이용한 풍력발전 적용 연구 내용을 조사한 결과 연구논문, 학술자료 등은 거의 발견되지 않았으나, 도로터널의 풍력발전 시스템에 적용이 가능한 소형 풍력발전에 관한 다수의 선행연구를 확인하였다. 둘째, 도로터널의 자연풍을 이용한 소형 표지병과 도로 ...
우리나라의 도로터널의 총 연장은 2014년 기준 약 1,220km에 달하며, 최근 사회간접자본(SOC: Social Overhead Capital) 시설인 도로망 확충 사업으로 공사중인 도로가 개통되면 국토의 약70%가 산악지역인 우리나라의 지형 여건상 국내 도로터널 연장은 더욱 늘어날 것으로 보인다. 터널 내부에는 자동차 통행시 발생하는 자연풍 등으로 인하여 평균 4m/s 이상의 양질의 자연풍이 상시 발생하므로 저풍속에 특화된 소형 풍력발전 시스템 적용시 기상조건에 따라 불규칙한 발전량을 보이는 풍력발전의 단점을 보완 하여 안정적인 발전이 가능하다 판단되어 터널내 발생되는 자연풍속을 측정하여 발전량을 예측하였다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도로터널내 자연풍을 이용한 풍력발전 적용 연구 내용을 조사한 결과 연구논문, 학술자료 등은 거의 발견되지 않았으나, 도로터널의 풍력발전 시스템에 적용이 가능한 소형 풍력발전에 관한 다수의 선행연구를 확인하였다. 둘째, 도로터널의 자연풍을 이용한 소형 표지병과 도로 중앙분리대 설치형 소형 풍력발전 시스템 적용사례가 확인되었으며, 다수의 특허출원 내용을 확인 하였다. 특허출원이 많은 부분은 향후 도로터널의 자연풍을 이용한 풍력발전 연구와 실용화가 활성화될 것으로 예측되는 사항이다. 세째, 자동차가 통행중인 국내 도로터널의 자연풍속을 측정한 결과, 평균 4.0m/s 이상의 양질의 자연풍이 상시 발생되는 것으로 확인되어 저풍속 소형 풍력발전 시스템의 적용 가능성을 확인 하였다. 넷째, 도로터널내 자연풍을 이용한 소형 풍력발전 시스템은 기존 도로터널에 설치된 제트팬 형태의 수평축 풍력발전 시스템보다, 사공간 발생이 적어 풍력발전 효과가 상대적으로 큰 수직축 풍력발전 시스템이 도로터널 풍력발전 시스템에 적합한 것으로 분석되었다. 다섯째, 고속도로 터널 중 전주∼광양간 고속도로 천마 터널내 자연풍을 이용한 풍력 발전량을 검토한 결과 1대당 발전량은 153.6W 이며, 시간당 예상 발전량은 풍력발전기를 50m 간격 설치시 23,961W, 100m 간격 설치시 11,981W로 분석되며, 연간 총 발전량은 50m 간격 설치시 131.2MW, 100m 간격 설치시 65.6MW로 분석되어, 비상조명 등 비교적 소규모 전력을 필요로 하는 시설에 적용시 유용하게 사용될수 있을 것으로 판단된다. 여섯째, 4 m/s 이상의 자연풍이 발생하는 도로 터널에 자연풍을 이용한 소형 풍력발전 시스템 적용시 안정적인 양질의 전력 생산 가능성을 확인하였다. 본 연구는 도로터널내 자동차 통행시 발생되는 자연풍을 이용한 풍력발전 시스템 적용 가능성을 확인 하고자 시작 하였으며, 연구결과 높이가 낮고 종방향으로 길이가 긴 도로터널 특성을 이용하여 일정한 간격으로 소형 풍력발전기 설치시 양질의 전력을 안정적으로 생산이 가능함을 확인하였다. 그러나 본 연구 결과는 도로터널의 자연풍을 이용한 풍력발전 적용 가능성과 예상 발전량을 확인한 정도로서, 향후 풍력발전기 형식, 최적 설치간격, 효율 극대화방안, 초기 투자비용을 고려한 사업성 확보방안 등이 연구되어야 할 것으로 판단된다.
우리나라의 도로터널의 총 연장은 2014년 기준 약 1,220km에 달하며, 최근 사회간접자본(SOC: Social Overhead Capital) 시설인 도로망 확충 사업으로 공사중인 도로가 개통되면 국토의 약70%가 산악지역인 우리나라의 지형 여건상 국내 도로터널 연장은 더욱 늘어날 것으로 보인다. 터널 내부에는 자동차 통행시 발생하는 자연풍 등으로 인하여 평균 4m/s 이상의 양질의 자연풍이 상시 발생하므로 저풍속에 특화된 소형 풍력발전 시스템 적용시 기상조건에 따라 불규칙한 발전량을 보이는 풍력발전의 단점을 보완 하여 안정적인 발전이 가능하다 판단되어 터널내 발생되는 자연풍속을 측정하여 발전량을 예측하였다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도로터널내 자연풍을 이용한 풍력발전 적용 연구 내용을 조사한 결과 연구논문, 학술자료 등은 거의 발견되지 않았으나, 도로터널의 풍력발전 시스템에 적용이 가능한 소형 풍력발전에 관한 다수의 선행연구를 확인하였다. 둘째, 도로터널의 자연풍을 이용한 소형 표지병과 도로 중앙분리대 설치형 소형 풍력발전 시스템 적용사례가 확인되었으며, 다수의 특허출원 내용을 확인 하였다. 특허출원이 많은 부분은 향후 도로터널의 자연풍을 이용한 풍력발전 연구와 실용화가 활성화될 것으로 예측되는 사항이다. 세째, 자동차가 통행중인 국내 도로터널의 자연풍속을 측정한 결과, 평균 4.0m/s 이상의 양질의 자연풍이 상시 발생되는 것으로 확인되어 저풍속 소형 풍력발전 시스템의 적용 가능성을 확인 하였다. 넷째, 도로터널내 자연풍을 이용한 소형 풍력발전 시스템은 기존 도로터널에 설치된 제트팬 형태의 수평축 풍력발전 시스템보다, 사공간 발생이 적어 풍력발전 효과가 상대적으로 큰 수직축 풍력발전 시스템이 도로터널 풍력발전 시스템에 적합한 것으로 분석되었다. 다섯째, 고속도로 터널 중 전주∼광양간 고속도로 천마 터널내 자연풍을 이용한 풍력 발전량을 검토한 결과 1대당 발전량은 153.6W 이며, 시간당 예상 발전량은 풍력발전기를 50m 간격 설치시 23,961W, 100m 간격 설치시 11,981W로 분석되며, 연간 총 발전량은 50m 간격 설치시 131.2MW, 100m 간격 설치시 65.6MW로 분석되어, 비상조명 등 비교적 소규모 전력을 필요로 하는 시설에 적용시 유용하게 사용될수 있을 것으로 판단된다. 여섯째, 4 m/s 이상의 자연풍이 발생하는 도로 터널에 자연풍을 이용한 소형 풍력발전 시스템 적용시 안정적인 양질의 전력 생산 가능성을 확인하였다. 본 연구는 도로터널내 자동차 통행시 발생되는 자연풍을 이용한 풍력발전 시스템 적용 가능성을 확인 하고자 시작 하였으며, 연구결과 높이가 낮고 종방향으로 길이가 긴 도로터널 특성을 이용하여 일정한 간격으로 소형 풍력발전기 설치시 양질의 전력을 안정적으로 생산이 가능함을 확인하였다. 그러나 본 연구 결과는 도로터널의 자연풍을 이용한 풍력발전 적용 가능성과 예상 발전량을 확인한 정도로서, 향후 풍력발전기 형식, 최적 설치간격, 효율 극대화방안, 초기 투자비용을 고려한 사업성 확보방안 등이 연구되어야 할 것으로 판단된다.
The total length of road tunnels amounts to approximately 1,220km as of 2014 and it is expected that it will increase more due to constuction of roads under the road expansion program with Social Overhead Capital (SOC) as the geographical nature of Korea, where approximately 70% of the land consists...
The total length of road tunnels amounts to approximately 1,220km as of 2014 and it is expected that it will increase more due to constuction of roads under the road expansion program with Social Overhead Capital (SOC) as the geographical nature of Korea, where approximately 70% of the land consists of mountainous areas. In the tunnel, vehicles that pass through it perpetually generate natural wind, of which the average speed is usually greater than 4m/s and is of good quality. It is considered that when a small wind power system specialized for low wind speed is applied to a road tunnel, it is possible to generate power stably, which would supplement the shortcomings of the general wind power system that generates power irregularly. As a result, the speed of the natural wind that occurs in the road tunnel was measured to estimate the volume being generated. This study's results are summarized as follows: First, research papers and academic literature were searched for regarding the wind power application using the natural wind in the road tunnel, but the effort was in vain. However, plenty of previous studies were available regarding the small wind power system, which may be applied to the wind power system in the road tunnel. Second, there were the raised pavement markers that utilized the natural wind in the road tunnel and the case of the small wind power system installed on the median barrier as well as various patented applications were identified. It is considered that the abundance of patented applications means that studies on the wind power system using the natural wind in the road tunnel and its commercialization would become more active in the future. Third, the speed of the natural wind in domestic road tunnels with vehicle traffic was measured and it was identified that an average of 4.0m/s or more was regularly available and it was considered to be good quality natural wind for the potential small wind power system based on low wind speed. Fourth, it was analyzed that the vertical axial wind power system was suitable for the wind power system using natural wind in the road tunnel since it created dead space far smaller than the horizontal axial wind power system in the form of the jet fan which is installed in the existing road tunnel, and thus it was more effective for the wind power system. Fifth, Cheonma Tunnel in Jeonju-Gwangyang Expressway was selected to review wind power generation using the natural wind in the road tunnel. It amounted to 153.6W per generator. The expected generation per hour was 23,961W when wind power generators were installed in the 50m interval and 11,981W for the 100m interval. The yearly total generation was analyzed 131.2MW for the 50m interval and 65.6MW for the 100m interval. Consequently, it was envisaged that this system could be used usefully if applied to the facilities required of relatively small power such as emergency lighting. Sixth, stable and good quality power generation potential was identified if the small wind power system using natural wind was applied in the road tunnel in which the speed of the natural wind is greater than 4m/s. This study was initiated to determine the potential of application of the wind power system using the natural wind generated from vehicular traffic in the road tunnel. By the study result, it was identified that it was possible to generate adequate quality power if small wind power generators were installed in the constant interval using the characteristics of the road tunnel which was low in height and in a longitudinal direction. However, the results of this study only identified the possibility of wind power generation using the natural wind in the road tunnel and its expected generation. It was concluded that further studies were required for the wind power generator type, the optimal installation interval, the efficiency maximization method and how to ensure commercialization in consideration of the initial investment cost.
The total length of road tunnels amounts to approximately 1,220km as of 2014 and it is expected that it will increase more due to constuction of roads under the road expansion program with Social Overhead Capital (SOC) as the geographical nature of Korea, where approximately 70% of the land consists of mountainous areas. In the tunnel, vehicles that pass through it perpetually generate natural wind, of which the average speed is usually greater than 4m/s and is of good quality. It is considered that when a small wind power system specialized for low wind speed is applied to a road tunnel, it is possible to generate power stably, which would supplement the shortcomings of the general wind power system that generates power irregularly. As a result, the speed of the natural wind that occurs in the road tunnel was measured to estimate the volume being generated. This study's results are summarized as follows: First, research papers and academic literature were searched for regarding the wind power application using the natural wind in the road tunnel, but the effort was in vain. However, plenty of previous studies were available regarding the small wind power system, which may be applied to the wind power system in the road tunnel. Second, there were the raised pavement markers that utilized the natural wind in the road tunnel and the case of the small wind power system installed on the median barrier as well as various patented applications were identified. It is considered that the abundance of patented applications means that studies on the wind power system using the natural wind in the road tunnel and its commercialization would become more active in the future. Third, the speed of the natural wind in domestic road tunnels with vehicle traffic was measured and it was identified that an average of 4.0m/s or more was regularly available and it was considered to be good quality natural wind for the potential small wind power system based on low wind speed. Fourth, it was analyzed that the vertical axial wind power system was suitable for the wind power system using natural wind in the road tunnel since it created dead space far smaller than the horizontal axial wind power system in the form of the jet fan which is installed in the existing road tunnel, and thus it was more effective for the wind power system. Fifth, Cheonma Tunnel in Jeonju-Gwangyang Expressway was selected to review wind power generation using the natural wind in the road tunnel. It amounted to 153.6W per generator. The expected generation per hour was 23,961W when wind power generators were installed in the 50m interval and 11,981W for the 100m interval. The yearly total generation was analyzed 131.2MW for the 50m interval and 65.6MW for the 100m interval. Consequently, it was envisaged that this system could be used usefully if applied to the facilities required of relatively small power such as emergency lighting. Sixth, stable and good quality power generation potential was identified if the small wind power system using natural wind was applied in the road tunnel in which the speed of the natural wind is greater than 4m/s. This study was initiated to determine the potential of application of the wind power system using the natural wind generated from vehicular traffic in the road tunnel. By the study result, it was identified that it was possible to generate adequate quality power if small wind power generators were installed in the constant interval using the characteristics of the road tunnel which was low in height and in a longitudinal direction. However, the results of this study only identified the possibility of wind power generation using the natural wind in the road tunnel and its expected generation. It was concluded that further studies were required for the wind power generator type, the optimal installation interval, the efficiency maximization method and how to ensure commercialization in consideration of the initial investment cost.
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