초록 ▼

1. 최종목표
◦도심내 빌딩 옥상 등에서 4m/s 이상의 저풍속에서도 발전이 가능한 도심형 소형풍력발전용 외륜형 영구자석발전기 개발
- 정격 출력 및 효율 : 1[kW]/600[rpm], 85[%] 이상
- 정격토크 대비 코깅토크 비율 : 3[%] 이내
◦상용 전원 계통연계 및 실사용 전력변환을 위한 전력변환회로 제작
- 1[kW]급 계통 연계형 고효율 전력변환기 설계 및 제작
- 인버터 출력 : 220[V]/60[Hz], 1[KVA]
- L-C Filter 최적 설계, ZCP 검출, OCP,

1. 최종목표
◦도심내 빌딩 옥상 등에서 4m/s 이상의 저풍속에서도 발전이 가능한 도심형 소형풍력발전용 외륜형 영구자석발전기 개발
- 정격 출력 및 효율 : 1[kW]/600[rpm], 85[%] 이상
- 정격토크 대비 코깅토크 비율 : 3[%] 이내
◦상용 전원 계통연계 및 실사용 전력변환을 위한 전력변환회로 제작
- 1[kW]급 계통 연계형 고효율 전력변환기 설계 및 제작
- 인버터 출력 : 220[V]/60[Hz], 1[KVA]
- L-C Filter 최적 설계, ZCP 검출, OCP, OVP 등 보호회로 설계
2. 개발내용 및 결과
◦소형 풍력발전기 2대 설계 및 제작
- 정격 출력 1[kW], 정격 효율 90.2[%], 정격토크 대비 코깅토크 비율 2[%] 이하
◦계통연계형 전력변환기 설계 및 제작
- 정격 출력 1[kW], 승압용 DC-DC 컨버터, DC-AC 인버터(220[V], 60[Hz]), Interleaved 알고리즘 적용 L-C Filter, 각종 보호회로/제어 적용
3. 사업성과
◦기술적 성과
- 고효율, 고출력 소형 풍력발전기 발전기를 설계 및 제작 하였으며, 코깅토크 및 토크리플 최소화 등의 원천기술 확보
- 소형 풍력발전기와 일체형 구조인 계통 연계형 전력변환기 설계 및 제작 완료
◦경제적 성과
- 외국 기술의 도입이 아닌 국내 독자적인 소형 풍력발전기의 기술 확보로 인해 수입대체 효과 및 해외 수출 가능
- 소형 풍력발전기 시스템은 기계, 전기, 전자 등의 복합적인 산업 구조를 가지고 있어 지역경제의 활성화에 크게 기여할 것임
◦사회적 성과
- 도심형 소형 풍력발전기의 경우 대기업들이 주도적으로 개발하고 있는 대형풍력발전기와 달리 설치규모나 가격 측면에서 중소기업의 사업제품으로 적합하여 신재생 관련 중소기업의 성장 및 고용촉진에 기여할 것으로 예상됨
- 본 과제에 참여한 박사과정 2명, 석사 1명, 학사 1명이 관련 산업체에 취업함
4. 기술개발결과 활용계획
○ 개발된 기술을 참여기업에 이관하여 다양한 출력과 형태의 소형풍력발전시스템 개발에 활용 가능하도록 지원할 계획임
○ 향후에도 시제품 추가 제작과 이의 실증운전을 통해 타워 및 블레이드, 풍력발전기, 전력변환기의 신뢰성 및 발전성능 추가 개선을 진행 할 예정임
○ 한국전기연구원을 통해 소형풍력발전기에 대한 공인인증을 취득할 계획임
○ 참여기업 주관으로 사업성 제고 및 판로 확보를 위해 코엑스에서 열리는 신재생에너지대전과 풍력에너지대전 등의 전시회에 개발된 제품을 전시하여 홍보할 계획임
○ 소형풍력발전시스템의 해외시장 분석을 통해 국내뿐만 아니라 몽고, 중국, 일본, 중동, 미국 등의 해외 시장까지 진출 가능한 판로개척을 추진할 계획임
5. 기술개발자료의 보안관리
◦보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견
- 관련법에 의거 보안관리 분류 과제로 포함될 사유가 없음
- 외륜형 발전기의 전자계구조 설계 관련 원천기술을 확보하였으며, 특허 등록 및 출원으로 지식재산권을 확보하거나 추진 중에 있음
◦연구개발의 기술임치 및 특허 출원등록 실적
- 관련 특허 2건을 출원
- 시제품 제작도면, 전력변환기의 회로설계도와 제어프로그램은 주관기관과 참여 기관이 공동 관리하여 참여기업의 사업화를 지원할 계획임

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 개발결과의견서 ... 2
• 최종보고 요약서 ... 3
• 목 차 ... 5
• 제 1 장 개발대상기술의 개요 및 필요성 ... 6
• 제 1 절 개발대상기술의 개요 ... 6
• 제 2 절 기술개발의 필요성 ... 13
• 제 2 장 기술개발 목표 및 개발 내용 ... 15
• 제 1 절 기술개발 목표 및 결과 ... 15
• 제 2 절 기술개발 추진 일정 및 업무분장 ... 17
• 제 3 절 소형 풍력발전기 개발 ... 23
• 제 4 절 전력변환시스템 개발 ... 43
• 제 5 절 풍력 블레이드 및 타워 제작 ... 56
• 제 3 장 사업성과 ... 60
• 제 1 절 기술적 성과 ... 60
• 제 2 절 경제적 성과 ... 60
• 제 3 절 기타 성과 ... 60
• 제 4 절 향후 5년간 기술개발결과 활용계획 ... 60
• 제 4 장 결 론 ... 62
• 제 1 절 1[kW]급 소형풍력발전기시스템의 핵심부품 기술개발 ... 62
• 제 2 절 소형풍력발전시스템 시제품 개발 완료 ... 62
• 제 3 절 향후 계획 등 ... 62
• 증빙 1. 논문 ... 63
• 증빙 2. 취업 ... 75
• 증빙 3. 회의 ... 79
• 증빙 4. 기술지도 ... 91
• 증빙 5. 특허 ... 97
• 별첨 1 ... 99
• 끝페이지 ... 116