풍력 에너지에 관해서

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풍력 에너지에 관해서
풍력에너지

풍력에너지의 이용은 오랜 고대로부터 내려오고 있으며 물을 퍼 올리는 데 사용하였거나 간단한 수직축 풍자를 사용하여 곡식을 찧는 농기계로 사용하였고, 또한 관개에 응용하였다. 19세기에 들어와서 유럽이나 미국에서는 각기 지역 특성에 적합한 풍차를 개발하여 사용하였으며, 그 범위가 관개용, 농업용, 전력용 등 매우 다양하였다. 그 후 제 2차 세계대전을 전후하여 각국의 에너지 소비가 증대함에 따라 석유, 석탄 등의 화석연료가 출현하여 모든 에너지원이 대체되기 시작하면서 풍력에너지의 이용도 점차 감소하였다.
미국의 경우 19세기에 중엽까지 관개용, 전력용 등의 소형 풍차가 600만개 정도 운영되었으며 P.C. putnam에 의해 대형 풍력발전이 전력생산에 경제성이 있다고 판정된 후 1.25MW 출력의 대형 풍력발전시스템이 그랜드파 언덕의 600m 산 위에 건설되었다. 그 후 이 시스템은 값싼 화석연료의 출현으로 점차 경제성을 잃게 되었다. 하지만 1970년대 중반부터 풍력에너지를 이용한 발전 시스템에 관하여 집중적인 연구가 다시 시작되었으며 풍력발전시스템 개발 및 풍차의 특성을 연구 분석하여 발전 시켰다.

1. 바람의 특성

바람은 위도 및 지리적인 특성에 의해 태양의 복사에너지가 대기를 불균일하게 가열시킴으로써 대기의 압력 구배차가 발생하여 생기게 된다. 풍속은 지표면, 해면 또는 지형지물 등과의 마찰로 인하여 달라지는데, 지상으로부터의 높이에 따라 대기권은 저층(지표면에서부터 2m까지), 하부 마찰층(2~100m), 상부 마찰층(100~1,000m), 자유대기층(1000m 이상)으로 구분할 수 있다.
지상 높이에 따른 풍속의 변화는 일반적으로 다음의 식으로 표시된다.

여기서 는 의 높이에서 측정된 풍속을 나타내며, 는 높이 에서의 풍속이고 은
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