풍력터빈의 기초

머리말
차례

Chapter 1. 풍력 에너지 1
1.1 바람의 생성 4
1.2 풍력 에너지 이용 현황 및 전망 8
1.3 풍속 분포도 13
1.3.1 풍속 분포도 17
1.3.2 풍속에 대한 고도의 영향 26
1.4 바람장미(Wind Rose) 28
1.5 전국풍력자원지도 29

Chapter 2. 풍력터빈 개요 33
2.1 풍력터빈 개요 38
2.2 풍력터빈의 구성 요소 44
2.3 풍력터빈과 환경 56
2.4 국내외 풍력발전 현황 57

Chapter 3. 풍력터빈 공기역학 및 출력 61
3.1 차원 운동량이론(1-D axial momentum theory) 64
3.2 풍력터빈 출력밀도 72
3.3 각운동량이론(angular momentum theory) 78
3.4 날개요소 운동량이론(Blade element momentum theory) 87
3.4.1 날개요소 운동량이론 일반식 88
3.4.2 후류에서 회전이 없는 경우 이상적 날개 형상 98
3.4.3 후류에서 회전이 있는 경우 이상적 날개 형상 103
3.5 풍력터빈 날개 설계과정 111
3.5.1 주요 터빈 설계인자 결정 111
3.5.2 날개 형상 설계 112
3.5.3 전체 날개 끝 속도비에 대한 터빈의 출력계수 113
3.6 항력과 날개 수가 터빈 출력에 미치는 영향 114
3.7 날개 끝에서 양력 손실 116
3.8 항력을 이용하는 풍력터빈의 출력 118

Chapter 4. 풍력터빈 출력 제어 125
4.1 날개 피치각(pitch angle) 제어 개요 127
4.2 풍력터빈의 날개 특성 129
4.3 출력계수와 날개 끝 속도 비(tip speed ratio) 관계 132
4.4 출력곡선 134
4.5 정격출력 제어 140
4.6 최대출력 제어 142
4.7 설비유용성(Capacity factor) 및 정격풍속 결정 143
4.8 풍력터빈의 발전시스템 모델링 151

Chapter 5. 기어박스(Gear box) 157
5.1 용어 정의 및 기어 종류 159
5.2 기어법칙(the law of gearing) 167
5.3 기어박스(gearbox) 기본이론 168
5.4 기어 트레인(gear train) 172
5.4.1 일단기어 트레인(single stage gear train) 172
5.4.2 다단기어 트레인(multi-stage gear train) 175
5.4.3 유성기어 트레인(Planetary gear train) 177
5.5 기어의 윤활 187

Chapter 6. 전기발전시스템 189
6.1 전기발전원리 191
6.1.1 직류발전기 195
6.1.2 교류발전기 198
6.1.3 주파수 198
6.2 유도발전기(induction generator) 201
6.2.1 농형유도발전기(SCIG) 201
6.2.2 이중여자유도발전기(DFIG) 202
6.3 동기발전기(synchronous generator) 203
6.4 전기발전시스템 구성 204
6.4.1 정속회전-간접구동 발전시스템 206
6.4.2 가변회전-간접구동 발전시스템 206
6.4.3 가변회전-직접구동 발전시스템 207
6.4.4 전기발전시스템 비교 208


Chapter 7. 해상풍력터빈 211
7.1 해상풍속 특징 213
7.1.1 해상풍속 분포 213
7.1.2 후류 영향 215
7.2 해상풍력터빈 특성 및 현황 218
7.3 해상 설치기술 224
7.4 해양에 미치는 환경 영향 229

Chapter 8. 경제성 분석 231
8.1 간단한 경제성 분석 233
8.1.1 자본 회수기간 234
8.1.2 에너지 비용(Cost of energy) 236
8.1.3 수명기간 비용(Life cycle cost) 237
8.2 미래가치의 현재가치로 환산 239
8.3 투자비 회수율 244
8.4 풍력발전시스템의 경제성 분석 245

참고문헌 251
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