[한국기술뉴스] 제주대학교 전기공학전공 김일환 교수 연구팀은 해상 풍력발전의 경제성을 향상시키는 풍력 발전 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 제주대학교 산학협력단을 통해 2017년 12월 14일 특허를 출원(출원번호 제1020170172146호)했다. 특허 명칭은 '풍력발전 시스템 및 그 운용 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

천연자원의 고갈과 환경오염에 대한 경각심이 증가하면서, 태양광이나 바람 등을 이용한 재생에너지가 주목받고 있습니다. 풍력 발전 방식은 바람을 이용해 무한정 에너지를 생산할 수 있는 친환경 발전 방식입니다. 하지만, 풍력 발전은 에너지 생산 효율이 지리적, 지형적 조건에 민감하게 변화하는 단점이 있습니다. 최근에는 육상 풍력발전의 한계를 극복하기 위해 해상에 대규모로 풍력 발전 단지를 설치해 운용하기 위한 연구가 진행되고 있습니다. 

대규모 풍력 발전 단지는 풍력발전기들의 연결 방식과 전력 전송 방식에 따라 안정성과 효율이 달라집니다. 직류-병렬 연결 구조는 안정성과 사용성이 우수하지만, 별도의 컨버터 플랫폼이 필요해 해상에서는 사용이 어렵다는 문제가 있습니다. 직류-직렬 연결 구조는 경제성은 높지만, 소수의 풍력발전기만이 기동할 경우 송전이 어려운 문제가 있습니다.

제주대학교 김일환 교수 연구팀은 컨버터 플랫폼 없이 풍력 발전기의 개별 운용이 가능하면서도 높은 안정성과 경제성을 지닌 연결 방법을 개발했습니다.

각 그룹의 풍력발전기들은 제 1 탭 절환 변압기와 연결되어 있습니다. 변압기는 발전기에서 생산한 전압을 변환해 모듈형 멀티레벨 컨버터로 전달합니다. 컨버터는 변압기에서 출력한 교류 전압을 직류로 변환하여 제 2 탭 절환 변압기로 전달합니다. 사용자는 변압기의 탭을 조정해 풍력발전기의 작동 수와 무관하게 출력되는 전압의 크기가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있습니다.

본 방법을 활용할 경우 풍력발전기를 차례대로 기동시키면서도 안정적으로 전압을 제어하고 송전할 수 있습니다. 또한, 별도의 컨버터 플랫폼을 사용하지 않아 해상 풍력발전 단지의 설치비와 운영비를 절약할 수 있습니다.

본 방법을 통해 대규모 해상 풍력발전 단지의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 안정적이고 효율적인 운영을 가능하게 할 것으로 기대됩니다.