바람개비를 돌려 그 운동에너지로 전기를 만드는 풍력발전기를 윈드터빈 Windturbine 이라고 부릅니다. 윈드터빈은 깨끗하고 돈이 들지 않고 널리 사용될 수 있는 신재생에너지원인 '바람'을 이용해 전기를 생산합니다.
윈드터빈은 로터 블레이드 Rotor Blades 라 부르는 거대한 날개를 이용해 바람 에너지를 전기로 바꿔줍니다. 바람이 분다고 해서 날개가 그냥 회전하지는 않습니다. 이 로터 블레이드에는 비행기의 날개, 헬리콥터의 날개와 마찬가지로 공기역학이 적용되어 있죠. 바람이 날개를 지나갈 때 공기의 압력이 낮아지게 됩니다. 날개의 앞 뒤쪽의 압력이 달라지면서 날개는 양력과 항력을 만들어냅니다. 이 양력이 항력보다 크고 이 힘의 차이가 로터를 돌게 합니다. 비행기의 날개가 앞쪽은 두껍고 뒤쪽은 얇게 만들어져 양력을 만들어 내 비행기를 날게 하는 원리와 같습니다.
이렇게 회전하는 로터는 발전기에 연결되는데 회전축이 직접 연결되는 발전기 방식이 있고, 기어박스를 이용해 회전 속도를 올려주는 발전기 방식도 있습니다. 기어박스를 이용하면 발전기를 소형화할 수 있습니다. 이렇게 회전하는 로터가 발전기에 연결되면 발전기는 운동에너지를 전기에너지로 변환해 전기를 생산할 수 있습니다.
윈드터빈의 날개인 블레이드는 대부분 화이버 글라스, 즉 유리섬유로 만듭니다. 윈드터빈의 날개는 3개씩 달리며 발전 규모에 따라 그 크기가 달라지지만 육상에 설치되는 윈드터빈의 날개는 52미터가 넘습니다. 가장 큰 날개로는 제너럴 일렉트릭 GE의 Haliade-X 해상풍력발전 터빈의 날개로 길이가 107미터에 달합니다. 107미터는 축구장의 길이와 맞먹는 길이입니다.
풍력발전기의 날개 뒷부분을 나셀 또는 너셀 Nacelle 이라 부르는데, 이 안에는 발전기, 브레이크, 그리고 제어장치가 들어있습니다. 나셀은 굉장히 무게가 많이 나가는데 지멘스 사의 Gamesa 10 메가와트급의 나셀은 무게가 400톤이 넘습니다. 제어장치는 윈드터빈을 보호하는 역할을 하며, 바람이 지나치게 강하게 불면 로터의 회전을 멈춰 너셀 안에 들어있는 장비들의 손상을 방지합니다.
www.energy.gov/eere/wind/animation-how-wind-turbine-works
Animation: How a Wind Turbine Works
Animation: How a Wind Turbine Works
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