초록 ▼

최종 목표 ·Spiral 방식의 신개념 도시형 0.5kW급 소형풍력발전시스템 개발
개발내용 및 결과
1. 0.5 kW급 Spiral 블레이드 설계 및 제작
·정격풍속 12.5m/s에서 최대 500W의 출력성능 확보
·3m/s 의 시동풍속 및 40% 이상의 가동률 확보
2. 0.5 kW급 Spiral 블레이드에 최적화된 전력변환 장치 개발
·70% 이상의 발전기 효율 성능 확보
·제너레이터의 무게 20kg 이하의 경량 설계
3. 0.5 kW급 소형풍력발전기 구조물/지지대 설계 및 제작

최종 목표 ·Spiral 방식의 신개념 도시형 0.5kW급 소형풍력발전시스템 개발
개발내용 및 결과
1. 0.5 kW급 Spiral 블레이드 설계 및 제작
·정격풍속 12.5m/s에서 최대 500W의 출력성능 확보
·3m/s 의 시동풍속 및 40% 이상의 가동률 확보
2. 0.5 kW급 Spiral 블레이드에 최적화된 전력변환 장치 개발
·70% 이상의 발전기 효율 성능 확보
·제너레이터의 무게 20kg 이하의 경량 설계
3. 0.5 kW급 소형풍력발전기 구조물/지지대 설계 및 제작
·내구수명 20년 이상 확보를 위한 강건 설계
·고속회전에 의한 축 이탈 방지를 위한 밸런싱 지그 확보
4. 0.5 kW급 Spiral 풍력 발전기의 소음 실측 및 제어
·배경소음 60dB이하의 환경에서 65dB 이하의 소음특성 확보
·IEC 61400-11 기준에 의거한 소음 측정 기준 만족
5. 0.5 kW급 Spiral 풍력 발전기 안전성 확보
·국내공인 인증 시험 수행 및 국제인증서(CE) 획득
기술개발 배경
·풍력발전 분야 중 이미 상용화중인 대형풍력발전 시장에 비해 소형풍력발전 시장은 개발 또는 투자가 활성화되지 않은 초기시장으로서, 최근 도시나 농어촌 마을에서 자가발전을 통한 분산발전을 풍력으로 진행하고자 하는 움직임이 늘고 있으며, 전 세계적으로 환경규제 및 그린에너지 활성화에 대한 수요 증대로 소형풍력발전 시장의 폭발적 성장이 기대됨
·소형풍력발전시스템은 설치시 공간제약이 적고, 소음이 적으며, 외부충격이나 피로로 인한 강성에 강하고, 출력효율 또한 높은 방향으로의 개발이 필요하다고 판단되어 아르키메데스(Archimedes)의 나선식 수차 원리를 이용한 Spiral 방식의 고효율 및 저소음이 가능한 소형풍력발전시스템을 개발함
핵심개발 기술의 의의
·도심에 풍력발전시스템을 적용하기 위해서는 경관성, 효율성 등이 중요하며 환경적으로는 소음발생이 적어야함
·Spiral 블레이드 소형 풍력발전시스템은 나선형 특유의 형상을 소유하고 있어 경관성이 우수하고 일반 블레이드 대비 효율이 뛰어나며 소음 또한 매우 작아 도심지 적용에 적합함
적용 분야
·Spiral 방식의 블레이드 설계기술은 신재생에너지 분야의 소수력, 조력, 파력 발전 분야에 기술적인 융복합을 통해 적용시 높은 파급효과가 예상됨
·도심지 빌딩, 교량 또는 공원 녹지 등에 경관성이 우수한 풍력발전 단지 계획 및 설치가 가능함

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• 1. 일반 현황 ... 4
• 2. 기술개발 개요 ... 4
• 3. 개발결과 요약 ... 5
• 4. 기술 및 경제적 성과 ... 6
• 5. 파급 효과 및 기대 효과 ... 7
• 6. 해당 기술, 제품의 시장 현황 ... 8
• 7. 제품 사진 ... 9
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• □ 구체적인 연구 성과 ... 11
• 1. 지식재산권 ... 11
• 2. 논문 게재/발표 실적 ... 11
• 3. 기술이전 실적 ... 12
• 4. 인증/포상 실적 등 (국내 및 국외) ... 12
• 5. 사업화 계획 및 매출 실적 ... 12
• 6. 고용 창출 ... 12
• 7. 기타 성과 ... 12
• 8. 변경 이력 ... 12
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서 론 ... 16
• 제1절 연구 추진 배경 ... 16
• 1. 신ㆍ재생에너지 풍력발전 산업의 특성 ... 16
• 2. 국외 및 국내 풍력 시장 동향 ... 17
• 제2절 도시형 소형풍력발전시스템 개발 개요 ... 19
• 1. 소형풍력발전시스템 시장 현황 ... 19
• 2. 소형풍력발전시스템 사업화 전망 ... 19
• 3. 도시형 풍력발전시스템 개발 필요성 ... 20
• 4. 도시형 소형풍력발전시스템 개념 및 특징 ... 21
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 27
• 제1절 연구개발 목표 및 평가 방법 ... 27
• 1. 연구개발 목표 ... 27
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 27
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 28
• 1.“1차년도”개발 내용 및 개발 범위 ... 28
• 2.“2차년도”개발 내용 및 개발 범위 ... 29
• 제3절 연구 추진 실적 ... 30
• 1. Spiral 블레이드 최적화 ... 30
• 2. Spiral 블레이드 소재 분석 및 선정 ... 47
• 3. 제네레이터 조사 및 선정 ... 53
• 4. 전력변환장치 설계 및 제작 ... 59
• 5. 구조강성 확보를 위한 구조해석 및 설계 최적화 ... 92
• 6. Spiral 블레이드 소음 분석 및 측정 ... 108
• 7. 소형풍력발전시스템 건물 적용성 검토 ... 130
• 8. 현장시험을 통한 Spiral 블레이드 구조안전성 및 진동거동 성능 확인 ... 133
• 9. 안정성 확보를 위한 진동 시뮬레이션 및 설계 최적화 ... 139
• 10. 기술개발결과 ... 141
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 159
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 160
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 160
• 1. 정량적 성과 목표 및 결과 ... 160
• 2. 정량적 기술 목표 및 결과 ... 161
• 3. 연구개발 목표 달성 세부 내역 ... 162
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 172
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 173
• 1.“국내/국외” 시장현황 및“수출/수입” 현황 ... 173
• 2. 국내 및 국외 주요 수요처 현황 ... 173
• 3. 풍력발전시스템 시장 현황 ... 174
• 4. 국내 및 국외 경쟁기관 현황 ... 175
• 5. 사업화 전망 ... 175
• 제4절 고용 창출 효과 ... 177
• 1. 신재생에너지 인력 현황 ... 177
• 2. 신재생에너지 인력 수요 전망 ... 177
• 3. 고용 창출 효과 ... 178
• 제5절 자체 보안 관리 진단표 ... 179
• 부록 ... 180
• 끝페이지 ... 191