초록 ▼

제1장 개발기술의 개요
제1절 개발기술의 중요성 및 필요성
◦ IT 융합기술 기반 소형 풍력터빈은 전통적인 기계·소재 분야와 IT분야가 융합된 것으로 단독기술의 융합으로 높은 시너지 효과를 거둘 수 있는 부분임.
◦ 특히 소형풍력터빈으로 구성된 풍력발전단지는 미래에 각광받을 것으로 예상 되며 이의 핵심은 풍력발전단지 제어 및 모니터링 시스템으로 IT융합기술이 핵심임.
◦ 그림 1은 해변의 헬리컬 풍력터빈 발전단지를 도시한 것으로 주위 환경과의 조화를 이룸과 동시에 발전이 가능한 것으로 일종의 풍력발

제1장 개발기술의 개요
제1절 개발기술의 중요성 및 필요성
◦ IT 융합기술 기반 소형 풍력터빈은 전통적인 기계·소재 분야와 IT분야가 융합된 것으로 단독기술의 융합으로 높은 시너지 효과를 거둘 수 있는 부분임.
◦ 특히 소형풍력터빈으로 구성된 풍력발전단지는 미래에 각광받을 것으로 예상 되며 이의 핵심은 풍력발전단지 제어 및 모니터링 시스템으로 IT융합기술이 핵심임.
◦ 그림 1은 해변의 헬리컬 풍력터빈 발전단지를 도시한 것으로 주위 환경과의 조화를 이룸과 동시에 발전이 가능한 것으로 일종의 풍력발전단지를 도시한것임.
◦ 풍력터빈 1기당 제어 및 모니터링 시스템이 1기가 되는 것이 아니라 3~4기의 풍력터빈을 단위로 소형 풍력터빈으로 구성된 풍력발전단지의 제어 및 모니터링 시스템을 구성하면 기계·소재 기술과 IT기술이 융합되어 비용절감 등 직접적인 효과를 기대할 수 있음.
◦ 개발 대상인 풍력터빈의 기계적 요소로는 바람의 운동에너지를 기계적 회전 에너지로 변환하는 블레이드가 중요 요소로 부적절한 블레이드 설계는 출력 저하 및 오버 사이즈 등의 문제를 야기함.
◦ 그림 2는 풍력터빈의 분류 및 헬리컬 풍력터빈을 도시한 것이며 개발하고자 하는 헬리컬 풍력터빈은 수직축 중에서도 다리우스형 및 항력식인 사보니우스형과는 다른 대안 (alternative) 성격이 강한 풍력터빈이며 기존 수직축 풍력터빈 대비 10~15%정도 높은 효율 달성이 가능함.
◦ 그림 3은 다양한 헬리컬 풍력터빈의 사례를 도시한 것임.
◦ 그림 4는 개발하고자 하는 헬리컬 풍력터빈 치수 및 작동원리를 도시한 것으로 핵심 치수는 직경(D) 및 길이(L)이며 헬리컬 풍력터빈의 블레이드는 원통 표면을 따르는 형상을 가짐.
◦ 그림 5는 헬리컬 풍력터빈 블레이드 주위 속도성분을 도시한 것으로 블레이드 설계 시 필수적으로 고려해야 할 사항임. 그림 6 헬리컬 풍력터빈 블레이드 주위 속도성분
◦ 주위 환경과의 조화를 고려한 풍력터빈들은 기존과는 달리 일종의 소형 풍력 발전단지 개념으로 접근하는 새로운 시각이 필요하며 이를 위해서는 IT와의 융합이 필수적임.
◦ 이러한 측면에서 그림 6은 개발해야 할 핵심기술로 각 개별풍력터빈으로 구성된 풍력발전단지의 통합 제어 및 모니터링 시스템 개념을 도시한 것임.
◦ Smart Meter Control에 소형 풍력 터빈에 맞는 제어 프로그램을 개발하여 내장 할 수 있을 뿐만 아니라 센서로부터 신호를 받아 풍력터빈 시스템을 통제하는 역할을 수행하며 Smart Meter Control의 소형화와 신뢰성 향상은 필수적인 항목임.
◦ 그림 7은 그림 6의 Smart Meter Control에 프로그래밍 될 최대 전력점 추적 (MPPT: Maximum Power Point Tracking) 알고리즘을 도시한 것으로 IT기술과의 융합을 통해서 구현 가능함.
◦ 데이터베이스와의 연동까지 고려하여 기존 제품들과의 차별성을 꾀할 수 있는 IT융합기술이라고 할 수 있음.
◦ IT융합 기술의 제어 및 모니터링 시스템은 풍력터빈의 필수요소이며 그림 8은 이의 기본이 되는 풍력발전의 블록 다이어그램 개념도를 도시한 것임.
◦ 세부적인 항목들은 풍력터빈 형식 및 제원마다 달라지므로 개발 시 개별 변경 요인은 별도의 스키마를 정의하여 외부에서 변경 가능하도록 개발함.
◦ 기능은 사용자의 업무 프로세스를 고려한 계층적인 구조로 설계하며 네트워크, 데이터베이스, 실시간 모니터링, 로그 관리, 프로그램 설정 및 풍력터빈 이상 작동 시 이메일이나 SMS로 알림기능을 포함 하고 있어 설비 고장 시 즉각적인 대응이 가능할 뿐만 아니라 고장시간 최소화를 기대할 수 있음.
◦ 풍력터빈 기계·소재 기술과 IT융합기술의 조화로 기술적 측면에서는 선진 기술과 동등이상의 수준을 확보할 수 있을 것으로 예상됨.
◦ 소형 풍력 터빈의 특성을 고려한 기능 제공과 모듈 규격을 소형화 하여 설계하며, 여러 소형 풍력 터빈을 하나로 묶어 통합관리하기 위하여 통신 모듈의 기능 극대화 실현 예정임.
◦ 그림 9는 해안산책로에 주위환경과의 조화를 고려한 소형풍력터빈을 배치한 개념도로 타워 내부에 풍력터빈의 제어 및 모니터링 시스템이 내장됨.