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풍력기상자원지도

미래를 위한 깨끗하고 안전한 에너지, 기상자원지도를 소개합니다.

지도설명

풍력자원지도(Wind Resource Map)란 풍력자원에 대한 정보를 지리 공간상에 투영한 것입니다. 풍력자원에 대한 평가는 해당 지역에서의 풍력발전을 계획하는데 있어 매우 중요한 요소가 됩니다. 바람이 불면서 만드는 에너지는 풍속의 세배에 비례합니다. 즉, 풍속이 2배가 되면 에너지는 8배가 증가하게 되는 것입니다. 이렇듯 풍력발전은 풍력발전기가 서 있는 곳의 풍속이 매우 중요합니다.

풍력자원지도가 좀 더 세밀해져서 지역의 풍력자원 변화를 세밀하게 볼 수 있다면 정말 좋겠죠? 독일·미국과 같은 풍력 선진국에서는 격자간격 1km의 풍력자원지도를 구축하고 풍력자원이 풍부한 곳을 평가하고 있답니다. 바람은 지형에 큰 영향을 받기 때문에 우리나라와 같이 지형이 복잡한 나라에서 풍력자원을 평가하기 위해서는 격자간격이 1km이하이어야 합니다. 이에 국립기상과학원에서는 1998년부터 2008년까지 11년간의 기후특성을 반영한 격자간격이 1km인 바람자원지도를 개발하였습니다.

오른쪽 그림은 지상으로부터 80m 높이의 연평균풍속을 나타낸 지도입니다. 내륙지방은 초속 5m/s속도 이하의 바람이 부는 지역이 대부분이지만 태백산맥과 해안지역에서 부는 바람은 대부분 5m/s보다 강합니다.

풍속이 강한 곳일수록 풍력발전을 하기에 좋을까요? 풍속이 강하기만 하다고 풍력발전을 하기에 좋은 것은 아닙니다. 너무 바람이 강할 경우 풍력발전기가 고장 날 수 있기 때문에 풍력발전기는 일정풍속이 되면 자동으로 멈추도록 설계되어 있습니다. 그리고 풍속이 높을수록 발전량이 많아질 것 같지만 일정풍속이상에서는 항상 같은 양을 생산하게 됩니다.

지상으로부터 80m 높이의 연평균풍속을 나타낸 지도
Enercon사 E40/600(600kW) 터빈의 50m에서의 출력곡선 (출처:Cassola, F.et al.2008)

왼쪽 그림을 보면 이 풍력발전기의 경우 4m/s에서 발전을 시작하여 13m/s에서 최대 발전량을 보이고 그 이후로 풍속이 증가해도 발전량이 증가하지 않는 것을 볼 수 있습니다. 풍력발전기마다 발전이 시작되는 풍속이나 최대전력이 생산되는 풍속이 다를 수는 있지만 일정이상의 풍속에서는 같은 전력을 생산합니다. 2MW이상의 대형풍력발전기의 경우 대부분 3m/s~4m/s에서 운전을 시작해서 25m/s가 되면 운전을 멈춥니다. 그리고 12m/s 안팎에서 최대 발전량을 냅니다.

-> Enercon사 E40/600(600kW) 터빈의 50m에서의 출력곡선
(출처: Cassola, F.et al.2008)

개발과정

풍력-기상자원지도는 국립기상과학원 응용기상연구과에서 수치모델을 이용하여 개발하였습니다.
사용된 수치모델은 미국 대기과학연구소(NCAR, National Center for Atmospheric Research)에서 개발된 중규모나 미규모 기상현상을 모의하기 적합한 WRF(Weather Research and Forecasting) 모델입니다. WRF 모형을 우리나라에 최적화하기 위하여 지형과 지표이용도 자료는 우리나라의 상세 자료를 입력하였습니다.

  • [모델 입력자료]
  • · 기상자료 : 미국 국립환경예보센터(NCEP, National Centers for Environmental Prediction)의 재분석 자료(위·경도 1° 해상도)
  • · 지형자료 : 미국지질조사소(USGS, United States Geological Survey)의 3초 자료(약 100m 해상도)
  • · 지표이용도 자료 : 수자원공사 1초 자료 (약 30m 해상도)

풍력자원지도 제작과정

1단계 기상관측을 통해 분석자료를 보냄(자동기상관측망, 자동기상관측, 고층기상관측,해양기상관측,기상위성관측,기상레이더 관측 등), 2단계 고해상 GIS자료로 자원지도 모델 산출 후 분석검증(지형,토지피복), 3단계 풍력-기상자원지도 완성