도시지역 와류환경 고려해 설계… 태양광과 결합 발전효율 극대화

이노시스템(주), 한국지형 적합한 소형풍력발전기 개발

도시지역은 국소적인 난류, 계절에 따른 상승 하강풍의 변화가 심하고 빌딩, 아파트 등 건물로 인해 상승기류시 와류가 발생한다. 이같은 풍황을 고려해 국내에선 최초로 한국형 소형 풍력발전기를 개발해 틈새시장을 개척하고 있는 기업이 있다. 바로 이노시스템(주)이 그 주인공이다. 최근 도시에 최적화된 소형풍력발전기를 출시한 이노시스템(주)을 소개한다.

신재생에너지 전문업체 이노시스템(주)(대표 박재훈)은 고유가 시대에 대체에너지 확보와 온실가스 감축을 위해 신재생에너지원 중 하나인 풍력에너지를 이용한 도시형 풍력발전기기를 개발?보급하는 업체이다. 현재 세계 풍력발전기기 업계를 지배하는 메이저 업체들은 대부분 3MW, 5MW 등 초대형 풍력 터빈 개발을 전개하고 있다. 또 우리나라의 삼성중공업, 효성중공업, 두산중공업 등 많은 기업들 또한 대형풍력발전기기 개발에 지원을 아끼지 않고 있다. 하지만 이노시스템(주)은 대부분 업체들이 대형풍력에만 관심을 가진 것과는 달리 출력이 적은 소형 터빈 개발을 통해 바람에 대한 발전효율을 높이고 발전기기 고장률과 관리비용을 낮춘 도심형 소형 풍력발전 시스템으로 틈새시장을 개척하고 있다.

소형터빈으로 발전효율 높인 소형 풍력시장 개척

이노시스템(주)이 개발한 ‘수직축 도심형 풍력발전기’는 풍력발전시스템에 프로세서를 장착해 비규칙적인 난류 환경에서도 불어오는 바람방향과 관계없이 최적의 발전효율을 찾고, 내부 날개와 외부 날개의 이중 구조로 되어 있어서 1m/s 정도의 미세한 바람에도 가동할 수 있는 풍력발전기기이다. 또한 도심의 빌딩이나 가로등, CCTV 등에 한전의 전력공급 없이도 전력을 공급해 가동시킬 수 있어서 활용범위가 넓고 모니터링시스템 개발로 발전기의 원격제어 및 감시관리가 가능해 효율적인 에너지 관리가 가능하다. 독특한 블레이드 구조는 한국적 곡선의 미를 살려 풍력발전기의 회전자가 돌면 조선백자의 곡선이 형상화돼 자연경관을 해치지 않고 자연과 어우러지도록 디자인 했으며 회전자가 돌며 지속적인 회전이 가능해 발전효율을 극대화시킬 수 있다.

또 내부 날개는 태극문양을 응용, 이중나선형 회전자를 배치해 도심에서의 난류나 어느 방향에서 불어오는 바람에도 발전이 가능하도록 설계됐다. 이노시스템(주)이 개발한 ‘도시형 소형 풍력발전시스템’의 핵심기술은 기존 프로펠러형 발전기와 달리 도심에서의 난류나 상승기류 등을 이용하기 위해 비틀린 형태로 설계했다. 또 저속 풍황에서도 가동이 가능하고 에너지 변환시 손실이 적은 발전기와 직류전력을 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 교류로 변환하여 안정적 전력을 공급하는 인버터로 설계해 설치 및 유지비를 절감할 수 있다.

그리고 제품에 CDMA, PLC통신모듈을 붙여 중앙통제실에서 모니터링 할 수 있도록 시스템을 설치 현장의 실시간정보를 활용해 효율적이고 신속한 업무처리가 가능하고 정보의 공유로 일원화된 현장 중심의 서비스를 지원한다. 또 풍력발전기내 온도, 배터리, 전압과 RPM, 제어 데이터의 상태 모니터링 제공해 관리의 효율성을 높였다. 이노시스템(주)은 지역에 따라 풍력에너지나 태양광에너지 하나만으로는 높은 효율을 얻기 힘든 점에 착안해 풍력발전과 태양광을 하나로 결합한 하이브리드 시스템을 개발해 관공서및 학교에 공급하고 있다. 이노시스템(주)의 풍력 태양광 하이브리드 시스템은 독립적으로 설치되 신재생 에너지원만으로 가로등 CCTV 통신중계기 등을 충분히 운영할 수 있으며, 풍력발전에서 문제점인 소음도 어느정도 해결했다.

도시형 풍력발전 가로등 ‘이노윈디스HD’ 공급 확대

한편 이노시스템(주)은 풍력 발전사업의 본격 추진을 위해 도시형 풍력발전 가로등 ‘이노윈디스HD’를 개발해 국내외에서 진행할 풍력발전 사업에 본격 적용할 예정이다. 최근 몽골 및 필리핀 시장으로 공급을 확대하는데 잠정 합의했다. 또한 모니터링이나 제어, 검침까지 응용한 제품과 저가형 모델을 개발해 보급형 모델로 시장을 공략할 계획이다. 그리고 외국 제품들이 많아 우리 실정에 맞지 않는 외국제품들의 기존 유통업체들의 풍력시스템에 비해 우리나라의 실정에 맞게 설계해 소비자들의 요구사항에도 즉각 대응할 수 있는 고객맞춤형 제품을 개발할 예정이다.

한편 많은 지역에서 설치된 기존 소형풍력시스템은 발전기의 원격제어나 사후 관리가 부족하다. 이노시스템(주)은 이러한 부분을 해결하기 위해 담당자가 원격지에 있는 제품을 실시간으로 제어할 수 있는 솔루션을 기반으로 PLC(Power Line Communication) 활용기술과 소형풍력발전 시스템을 적절히 조합해 시너지 효과를 낼 수 있는 연구를 진행 중이다. 이노시스템(주) 박재훈 대표는 “신재생에너지 사업부와 스마트그리드 관련된 PLC사업부를 가지고 운영 중인 회사는 이노시스템이 유일하다”며 “신재생에너지원에 대한 원천적 수요가 스마트그리드가 구성되지 않으면 특별한 의미가 없다. 실질적으로 소비전력을 실시간으로 알지를 못하면 신재생에너지설비는 단품으로 끝나는 수밖에 없다"고 설명했다.

그는 또 “에너지원으로 활용하고자 하는 것은 대형풍력위주이다. 소형풍력은 적용하고자 하는 어플리케이션들이 스마트그리드로 PLC를 통해서 원격으로 제어하고자하는 의지는 덜하다”며 “실시간 원격계측을 위한 AMI 분야만 활발하게 진행되고 있는 상황에서 재생에너지 발전단지를 만들어도 실제로 활용 할 만한 소스가 없다”라고 토로했다. 박 대표는 현재 소형풍력발전 시장은 지금보다 더 발전된 기술이 많이 나올 것으로 예상하고 있지만 시장성과 효율성을 갖춘 제품은 수직형에서 나올 것이라고 예상했다. 최근 이노시스템(주)은 풍력발전기와 태양광 판넬이 결합한 독립형의 도심형 발전기 윈디스를 목포해양대, 몰운대초교 등에 설치했다.

박 대표는 “발전기가 독립적으로 설치돼 기존 한전전원을 사용해 전기를 발전하는 차원이 아니라 독립적으로 신재생에너지원만으로도 가로등 CCTV 등을 충분히 운영할 수 있다는 것을 보여주기 위한 것”이라며 “해외의 경우 풍향이나 계절적 요인으로 태양광이나 풍력 등 하나의 에너지자원으로만 사용하기에는 위험부담이 큰 지역을 고려해 이를 보완한 응용제품을 설계, 디자인하고 있다”고 설명했다. 이노시스템(주)은 향후 아파트 단지나 관공서 옥상에 발전기를 집적화해 공용 전기를 커버할 수 있을 정도의 단지를 구성할 계획이다. 또한 저가형 모델을 개발해 보급형 모델로 소형풍력 시스템 시장을 공략하기 위한 준비를 하고 있다.
이노시스템(주) www.innosystem.kr

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