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풍력발전기의 전력변환기 토폴로지

전문가 제언: ○ 재생에너지를 이용한 전력시스템은 공해문제의 해결이나 화석에너지 사용의 절감 및 독립된 전력공급 시스템으로 각광을 받고 있으며 이와 관련된 연구개발도 활발한 실정이다.

○ 이러한 전력시스템의 구성요소의 하나인 전력변환기(power converter)는 그리드에 연결된 경우에는 무효전력 보상기(compensator)나 또는 능동필터(active filter)로서 사용할 수 있다. 또한 독립된 전력시스템에서는 전력변환기는 제어시스템과 함께 시스템의 주파수를 검출하여 계통전압을 조절하는 기능을 갖고 있다.

○ 특별히 풍력발전의 경우에 최근에 발전규모도 커지고 또한 관련 전력전자기술의 개발 및 그 응용이 급속히 진전하고 있다. 따라서 재생에너지의 연구에서도 풍력에너지 변환시스템에 대한 관심이 커지고 있는 실정이다.

○ 여러 가지 발전기와 변환기 토폴로지는 경제적 측면과 계통의 효율 또는 기술적인 측면을 고려하여 선택되어야 한다. 즉 설치비(capital cost), 운전성(operability), 유지보수성(maintenability) 등을 고려하여야 한다. 예를 들면 영구자석 동기발전기의 경우는 소규모 전력공급에 유리하여 운전성과 유지보수성이 좋으나, 설치비가 고가의 자석 때문에 큰 규모에는 부적합하다. 반대로 비동기(유도발전기)의 경우에는 설치비는 저렴하여 큰 규모에 유리하지만 변환기의 비용이 시스템 전력에 따라서 증가하는 단점이 있다.

○ 풍력발전 기술은 미국 및 유럽을 중심으로 최근 대형화에 초점을 두고 2MW는 상용화 단계, 4.5MW는 시험 중이고 독일에서는 5MW급의 풍력터빈을 개발 중이라고 한다. 국내의 경우는 일부 연구소, 대학 및 기업체에서 국산화를 위하여 연구 개발하고 있으나 선진국에 비하여는 미미한 실정이다. 앞으로 전력변환기와 같은 요소기술과 시스템 개발의 지속, 관련 요소기술 간의 시스템 통합 기술개발, 계통 연계기술 및 설비의 표준화 등이 필요하다고 사료된다.

저자: Jamal A. Baroudi, Venkata Dianavahi, Andrew M. Knight
자료유형: 학술정보