[논문]빌딩 내 최대 풍력발전설비 연계를 위한 소형풍력발전원 구성에 관한 연구

이여진; 김성열

doi:10.5370/kiee.2017.66.4.605

Abstract ▼ AI-Helper

One of the biggest environmental issues that our world has been facing is climate change. In order to cope with such environmental issues, the world is putting a great deal of effort into energy conservation. The building sector, in particular, consumes 36% of the energy consumed worldwide and emits...

One of the biggest environmental issues that our world has been facing is climate change. In order to cope with such environmental issues, the world is putting a great deal of effort into energy conservation. The building sector, in particular, consumes 36% of the energy consumed worldwide and emits considerable amount of greenhouse gases. Therefore, introduction of renewable energies in the building sector is highly recommended. Renewable energy sources that can be utilized in the building sector include sunlight, solar heat, geothermal heat, fuel cells and wind power. The wind power generation system which converts wind energy into electrical energy has advantages in that wind is an unlimited and pollution-free resource. It is suitable to be connected to existing buildings because many years of operational experience and the enhanced stability of the system have made it possible to downsize the electrical generator. In case of existing buildings, it is necessary to consider the live loads of the buildings to connect the wind power generation system. This paper, through the connection of the wind power generation with existing buildings, promotes reduction of greenhouse gas emissions and energy independence by reducing energy consumption in the building sector. In order to connect the wind power generation system with an exciting building, the live load of the building and the area of the rooftop should be considered. The installable model is selected by comparing the live load of the building and the load of the wind power generation system. The maximum number of the wind turbines that can be installed is obtained by considering the separation distance between the wind turbines within the area of the rooftop. Installations are divided into single installations and multiple installations of two different types of wind turbines. After determining the maximum installable number, the optimal model that can achieve the maximum annual power generation will be selected by comparing the respective total annual amount of the power generation of different models.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 전 세계적으로 기후변화에 따른 환경문제를 대응하기 위해 연구가 진행되는 다양한 분야 중 건축분야의 풍력을 활용한 온실감축 감축과 에너지 자립도 향상을 위한 최적의 소형풍력발전시스템의 용량 선정법을 제안한다. 이때, 건물의 활화중을 고려한 소형풍력발전시스템의 설치부분에서 단일기종 설치뿐만 아니라 두 종류의 다중 설치를 통해 연간총발전량을 비교하여 최적의 용량을 선정한다.

제안 방법

본 논문은 기후변화에 따른 건축분야에 풍력을 활용한 온실감축 감축과 에너지 자립도 향상을 위한 최적의 소형풍력발전시스 템의 용량 선정법을 제안한다. 제안된 기법은 건물의 활하중과 건물의 옥상면적을 고려하여 소형풍력발전시스템의 최대 설치가능 개수를 선정하고 건물의 높이와 소형풍력발전시스템의 타워높이별 풍속에 따른 연간발전량을 비교를 통해 용량별, 구성별 연간총발전량을 분석하여 최적의 건물연계형 소형풍력발전시스템의 용량을 선정한다.

대상 데이터

사례연구를 위해 대구 시내 인근 신서혁신도시 건설 예정 지역 근처의 2010년-2014년 5년간 풍속데이터를 기상청에서 제공 받아 실시하였다. 앞서 말한 바와 같이 이미 완공된 건물과 신축 건물의 녹색건축물 활성화를 위해 위와 같은 지역을 선정하였다.

성능/효과

5k의 단일모델을 4D의 이격거리로 설치하는 것이다. 앞서 말한바와 같이, 단일 설치뿐만 아니라 다중 설치 모두에서 설비의 용량, 타워의 높이보다 설치 이격거리에 따른 최대 설치가능 대수가 증가함에 따라 건물연계형 소형풍력발전시스 템의 연간총발전량이 가장 높게 나타나는 것을 알 수 있다.

후속연구

풍력발전시스템에서는 발전 설비 간의 이격거리에 따른 후류의 영향과 도심에 설치하는 것이므로 난류의 영향을 무시하지 못한다. 그러므로 이를 고려한 건물연계형 소형풍력발전 설비의 연계 기법에 대한 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
이때, 건물의 활화중을 고려한 소형풍력발전시스템의 설치부분에서 단일기종 설치뿐만 아니라 두 종류의 다중 설치를 통해 연간총발전량을 비교하여 최적의 용량을 선정한다. 이는 앞서 말한 태양열, 태양광, 지열, 연료전지, 풍력 등 다양한 에너지원과의 연계가 가능해지면 더욱 높은 시너지효과를 낼 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	건축분야의 청정에너지 생산은 어떤 에너지원을 활용하여 적용되는가?	건축분야의 청정에너지 생산은 태양열, 태양광, 지열, 연료전지, 풍력 등 다양한 에너지원을 활용하여 적용되고 있다. 특히 풍력은 무공해, 무제한인 바람에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환시스템으로서, 다양한 신재생에너지원 중 오랜 운영경험, 기술적 안정성 확보로 점차 소형화 되어 내륙의 도심에 적용하기 위해 많은 개발이 이루어져왔다[1,5].
	건물연계형 풍력발전을 설치할 때 고려해야할 사항은?	기존 건축물에 소형풍력발전시스템을 연계할 경우, 건축구조설계 기준에 의거한 건축물이 견딜 수 있는 활하중으로 인해 소형 풍력발전시스템 설치 시 받을 수 있는 소형풍력발전시스템의 중력하중과 운전 시의 풍하중을 고려해야 한다. 건축물의 온실가스 감축목표를 달성하기 위해서는 이미 완공된 건축물의 비율 또한 무시하지 못하기 때문에 기존 건축물의 소형풍력발전시스템 연계 또한 고려해야한다.[4].
	건축물의 에너지 활용계획 및 설계가 중요한 이유는?	특히 건축분야는 전 세계적으로 에너지 소비의 36%를 차지하고 건축물이 한번 지어지면 30년 이상 장기간 영향을 미치기 때문에, 건축물의 에너지 활용계획 및 설계는 매우 중요하다. 따라서 건축분야의 에너지 소비량을 줄이려는 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 이러한 방안 중 하나로 신재생에너지원을 활용한 건축물 내 에너지의 자립도 향상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다[2].

참고문헌 (11)

Sung-Yul Kim, Ho-Soon Choi, Jeong-Hee Eum, "An Analysis of Building-connected Wind Turbines according to Changes of Environmental and Energy Policy"
En-Jin Do, "Change the Building, hippo eating energy", LG Business Insight, pp.36-50, 200
Ministry concerned, "Road Map for National Greenhouse Gas Reduction Goal", Jan, 2014.
Yeo-Jin Lee, Sung-Yul Kim, "Determining the Maximum Capacity of a Small Wind Turbine System Considering Live Loads of Buildings", The Transaction of the Korean institute of electrical engineers P, 65P(3), pp. 165-170, Sep, 2016
N. S. Yu, "Small Wind Present and Future," The Korean Solar Energy Society, pp.18-25, Dec, 2015.
W. P. Hong, "Small Wind Power Systems Technology Trends for Green Cities", The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol. 27, No. 1, pp. 57-70, Jan, 2013.

원문보기 상세보기
Mukund R. Patel, "Wind and Solar Power System: Design, Analysis, and Operation-Second Edition", Jul. 2015.
New Renewable Energy Center in the Korea Energy Agency, "Renewable Energy Equipment Examination Standards Details-Small Wind Power Generation System", 2014
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, "Building Construction Standards", 2011
H. Kawai, K. Michishita, A. Deguchi, "Design Wind Loads on a Wind Turbine for Strong Wind", BBAA VI International Colloquium on: Bluff Bodies Aerodynamics and Applications Milano, Italy, Jul. 2008.
J. C. Park, N. H. Kyung, "A Study on the Application of Small Wind Power System in Apartment Housing," The Korean Solar Energy Society, pp. 21-34, Jun, 2003.

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