[논문]철도시스템 신재생에너지 적용 기술

장용준; 정우성

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문제 정의

국내외 신재생에너지 기술 개발 현황 및 철도 분야 적용 사례를 중심으로 신재생에너지의 적용 가능 기술 및 현장 운영 가능성에 대하여 검토하였다.

대상 데이터

우선 전력발전 시스템의 설치 장소를 관찰 분석이 용이한 연구소에 근접하고, 철도 승객들에게 노출이 빈번한 곳으로, 경부선 의왕역 선로변이 선정되었다. 시험 대상은 도시환경에 적합한 형태의 소형 풍력발전기로 결정되었고, 구체적인 제품 선정을 위해 평균 풍속이 그리 높지 않고, 소음이나 진동 또는 안전 문제와 관련된 불안감이 인근 주택가에 줄 수 있는 불편이 없어야 한다는 것 등 여러 사항들이 검토되었다. 여러 종류의 풍력발전기가 검토된 결과 비교적 요구 사항이 만족된다고 판단된 국산 수직 축형 풍력발전기 가운데 양항력형 타입(그림 16 참조)이 선정 되었다.
시험 대상은 도시환경에 적합한 형태의 소형 풍력발전기로 결정되었고, 구체적인 제품 선정을 위해 평균 풍속이 그리 높지 않고, 소음이나 진동 또는 안전 문제와 관련된 불안감이 인근 주택가에 줄 수 있는 불편이 없어야 한다는 것 등 여러 사항들이 검토되었다. 여러 종류의 풍력발전기가 검토된 결과 비교적 요구 사항이 만족된다고 판단된 국산 수직 축형 풍력발전기 가운데 양항력형 타입(그림 16 참조)이 선정 되었다. 또한 도시 지역에서는 풍속이 미미한 경우가 많다는 것을 고려하여 태양전지판을 병용하여 하이브리드 시스템으로 구성되었다.

후속연구

이런 소규모의 시험 시스템의 성과가 긍정적으로 판단되면 본격적인 풍력 에너지의 활용이 시도될 것이다. 먼저 철도 선로변의 연간 풍황 조사가 선행 되어야 될 것이고, 그 결과의 분석으로부터 경제성 있는 평균 풍속이 유지되는 장소를 선정하고, 그 장소의 환경, 즉 인근에 주거지역이 있는지, 사람들의 통행의 빈도 등 조건을 따져 그곳에 적합한 형식의 풍력발전기를 설치하고 그로부터 생산된 전력의 활용 방안을 강구하여야 한다. 풍력 발전기를 근접 거리에 연속적으로 설치할 수 있는 환경에서는 다수의 발전기를 윈드팜 형식으로 연결하여 다량의 에너지 생산도 시도할 수 있다.
이러한 시스템이 신뢰성을 가지고 효율적으로 운용된다면, 유사한 시스템을 개발하고 발전 용량 크기를 다양화하여 철도 선로변, 또는 철도역사 주변에 광고판으로, 또는 위험지역에 설치되는 감시용 CCTV와 데이터 전송을 위한 독립 전원 등 여러 목적으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.
이런 소규모의 시험 시스템의 성과가 긍정적으로 판단되면 본격적인 풍력 에너지의 활용이 시도될 것이다. 먼저 철도 선로변의 연간 풍황 조사가 선행 되어야 될 것이고, 그 결과의 분석으로부터 경제성 있는 평균 풍속이 유지되는 장소를 선정하고, 그 장소의 환경, 즉 인근에 주거지역이 있는지, 사람들의 통행의 빈도 등 조건을 따져 그곳에 적합한 형식의 풍력발전기를 설치하고 그로부터 생산된 전력의 활용 방안을 강구하여야 한다.
전력 생산량의 크고 작음을 떠나 지속가능한 신재생에너지에 대한 이와 같은 끊임없는 연구가 축적되면 신재생에너지를 이용한 친환경 철도기술 개발이라는 중점추진과제의 달성에 기여하게 될 것이며, 국민들은 철도라는 대중교통을 이용하면서 동시에 신재생에너지 생산 현장을 직간접으로 체험함으로써 신재생에너지에 대한 의식이 고양되고 저탄소녹색성장이라는 국가 목표에 대한 인식도 새롭게 할 수 있다는 부수적인 효과도 거둘 수 있을 것이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

2006년 전체 전력 생산량 대비 신재생에너지 사용 비율은?

2006년 현재 전체 전력 생산량 대비 신재생에너지 사용 비율은 4%에 불과 하지만 2040년 이후에는 생산량이 50% 이상 확대될 것으로 예상하고 있다(그림 3). 이는 그림 2의 원유 공급량 감소 예상 곡선과 일치하는 전망이다.

유럽에서 상용화된 풍력발전 시스템 규격은?

1980년대 초부터 풍력발전 제작 기술이 급속히 발전하여 독일의 Germanischer Lioyd, 덴마크DNV 및 RISO 등에서 설계 인증, 검증, 검증 평가 기준을 제시하고 있으며, IEA에서는 풍력발전에 관한 국제 규정을 마련하고 있다. 풍력발전 시스템은 유럽을 중심으로 시스템의 대형화에 초점을 두고2MW는 상용화 되고 있으며, 4.5MW는 시험 중이며, 독일에서 5MW를 개발 중에 있다.

독일의 풍력발전 시스템 시장 현황은?

5MW는 시험 중이며, 독일에서 5MW를 개발 중에 있다. 독일은 풍력발전 선두 국가로 2004년 세계 설치 용량의 35% (약 16,649MW, 독일 전력수요 6%)를 보급중이며, 덴마크에 이어 세계 2위 설비 시장 점유(21.5%) 및 연30억불 풍력시장을 창출해 가고 있다. 유럽의 풍력 발전 최강자 덴마크는 1980년대부터 풍력발전 시스템을 집중 개발하여 현재 풍력 설비 시장의 세계 1위 (세계 설비 시장의 41.

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