IEA wind task 11 주요 이슈에 기초한 국내 풍력자원 기술 개발 현황 및 향후 개발 방향

Current Status and New Directions in Wind Resource Technology Development in Korea Based on IEA Wind Task 11 TEM Issues

Abstract

The growing demand for renewable energy highlights the critical role of wind energy in achieving global decarbonization and climate resilience. This study investigated the current state and future direction in wind resource research and development in South Korea, with reference to the progress and activities of the IEA Wind TCP. The group emphasized the importance of expanding atmospheric measurement networks, advancing integrated modeling frameworks, and validating wind resource datasets to improve accuracy and reliability. In Korea, significant progress has been made in developing high-resolution wind resource maps using mesoscale-microscale coupling techniques to address the challenges of complex terrain. However, further efforts are needed to establish high-precision atmospheric monitoring systems, develop integrated models not only onshore but also offshore wind applications, conduct extensive resource validations across diverse terrains, and improve the accessibility and usability of national reference datasets in wind industry. These advancements would contribute to accelerating wind energy deployment and improving the maintenance efficiency of wind energy systems.

1. 서론

기후변화에 관한 정부간 협의체 (IPCC)의 권고에 따라, 각국 정부와 산업계는 지구온난화를 방지를 위해 온실가스 배출을 줄이겠다는 약속을 했다. 각국은 앞으로 20년 이내에 전력 생산을 재생에너지로 전환하여 에너지 부문의 탈탄소를 추진하려고 한다. 이러한 노력의 일환으로, IEA Wind TCP (The International Energy Agency Wind Technology Collaboration Programme)는 국제 협력 연구와 커뮤니케이션을 통해 에너지 탈탄소화를 위하여 글로벌 풍력에너지 전환 확대를 이끌고 있다 [1,2]. 최근 IEA WInd TCP는 풍력에너지 보급 활성화를 위해 새로운 패러다임에 맞춰 전략적 우선순위 영역 즉 3가지 기술적 도전 분야 (풍력자원, 터빈, 발전단지 및 계통연계) 그리고 2가지 외부결과에 대한 도전 분야(환경 공존, 사회적 영향)를 중심으로 국제 협력과제(Task)를 재편하고 체계적으로 운영하고 있다.

IEA Wind TCP 참여국들은 풍력에너지 보급을 촉진하기 위해서 에너지 시스템과 시장에서 풍력에너지의 활용 가치를 높이고, 육·해상 풍력에너지의 비용 절감을 극대화함과 동시에 사회환경적 지원을 확보해야 한다고 전략적 목표를 설정하고 참여전문가들의 Task 활동을 통해 협력적 실행을 이행하고 있다. Task 11의 89회 글로벌 전문가회의(Topical Expert Meeing, TEM#89)에는 ”2050년 탄소중립 이행을 위해 1차 에너지 공급의 40∼50% 이상을 풍력에너지 보급”하겠다는 실행목표를 협의했으며 작년 TEM#109에서 풍력에너지 세부 분야에서의 간극으로 인해 실제로 풍력에너지 시장을 확대는 거대한 도전이며 산업계와의 긴밀한 협력을 전제로 기술간, 학제간 융합이 필요하다고 진단되었다 [2]. 국제전문가들은 전력수요의 30% 정도는 풍력에너지 보급이 가능하다고 예상하지만, 그 이상은 변수가 있다고 판단하고 있다. 이런 분위기를 반영하여 올해 TEM#112 회의에서는 “미래 에너지 수요의 50%를 풍력에너지로 충당하겠다”는 변화된 실행 목표(그림 1)를 확인하였다.

Fig. 1 Key Issues in Priority Areas of IEA Wind TCP. (Used the figure depicted by Talo Henry as cited in Veers[3])

최근 각국의 재생에너지 보급 목표와 이행 상황을 분석한 결과, 2030년까지 누적 재생에너지 설비용량이 약 9.8 TW에 이를 것으로 예상되는 가운데, 이는 2022년 대비 2.7배 증가한 수준으로 전 세계 재생에너지 설비용량을 12 TW 이상으로 3배 확대하겠다는 목표에 미치지 못할 수 있다고 전망하고 있다 (Exco95 내부회의 비공개자료). 여기서 전세계 전문가들은 보급 목표와 실행에서 시급하게 해결해야 할 과제가 더 존재함을 확인하고 있다. 풍력에너지 보급에 크게 기여하고 있는 주요 탄소 배출국인 중국과 인도의 2060년, 2070년 탄소중립 목표를 고려할 때, 특정 이정표에 얽매이지 않고 시간 범위를 확대하여 모든 국가가 의지를 모으는 것이 중요하다는 것도 포함한 것으로 보인다. 특히 전력망 투자, 인허가 절차의 신속화, 저장 기술 활용 확대, 분산전원 확대, 재생가능 수소 융합 기술 개발, 산업 부문의 탄소 감축 지원 등 다각적인 노력이 필요하다.

현재 IEA Wind TCP에서 제시하는 5대 핵심 문제들은 그림 1과 같이 요약된다 [3]. 풍력자원 분야는 대기 측정 확대가 최우선 해결 과제로 제시되었으며, 이를 바탕으로 다양한 풍력발전 보급 환경을 충분히 고려할 수 있는 통합모델 개발과 충분한 검증이 이어져야 한다고 강조되고 있다. 풍력터빈 분야에서는 일부 요소만을 고려하는 설계 방식에서 벗어나 전체 설계 통합 디자인이 요구되며, 지능적인 운영·제어 및 유지 보수 기술의 개발, 그리고 산업화 촉진이 주요 과제로 정리되었다. 발전소 및 계통연계 분야에서는 모델링 개선, 발전단지 설계의 최적화, 그리고 계통지원을 위한 차세대 풍력단지 마련이 중요한 문제로 언급되었다. 환경 공동 설계 분야에서는 직·간접적 환경 영향을 회피하거나 최소화하고, 모든 의사결정과정에서 환경비용과 혜택을 고려해야 하며 즉각적으로 문제해결이 필요하다고 지적하고 있다. 마지막으로 사회과학 분야에서는 대규모 풍력에너지 개발이 빠르게 이루질 것을 감안하여 공정한 프로세스 구축하는 것이 포함되어야 하며, 이를 통해 풍력발전 보급의 사회적 수용성을 높이는 방안이 필요하다고 한다.

현재 대부분의 관심과 집중은 해상풍력발전단지 개발에 있다. 현재 운영중이거나 계획된 전 세계 해상풍력 프로젝트는 500 GW 규모에 이르는 것으로 확인되었다 (그림 2). 우리나라도 계획된 해상풍력 프로젝트 용량이 전 세계 용량의 약 6%에 이른다 [4, 5]. 즉, 해상풍력으로 도메인이 확대되어 이동하고 있다. 국제표준화 및 기술개발 역시 이러한 흐름을 맞추어야 하는 상황이다. TEM#112에서는 국제표준화 기술위원회(IEC TC88)에서 지정한 해상풍력발전시스템의 국제표준 설계 요구사항이 육상기준을 차용한 수준이라 해상풍력의 환경적인 조건(풍속, 극한 풍속, 극한 파고, 낙뢰등)과 하중에 대한 가이드라인 마련하고 관련 국제협력 표준화 기술 개발 방향을 내부 검토하였다. 여기서 풍력자원의 측정과 해석기술이 이슈였다. 풍력자원의 해석 기술은 상기 언급된 TEM#112의 수명 및 안전성 측면에서의 풍력터빈 설계 조건에서도 중요하지만, 풍력단지 최적설계배치 및 후보지 도출, 그리고 운영 및 유지보수에서도 중요하게 적용된다. 본 연구에서는 IEA Wind TCP 참여국들의 선진 활동 변화와 전략을 고려하여, 김진영과 김현구[2]의 기존 문헌을 갱신하여 TEM#112 국제 활동을 통해 수집된 자료를 기반으로 국내 풍력자원 기술개발 현황을 점검하고 향후 필요한 풍력 자원연구 개발 방항을 제시하고자 한다.

Fig. 2 Total capacity of offshore wind energy pipeline by regularity status (NREL[4])

2. 자료 및 방법

본 연구에서 활용한 자료는 글로벌 풍력산업의 표준화 기술개발을 지향하는 TEM#112 국제 활동에서 수집된 자료이다. 이는 IEA Wind 국제연구 동향 분석을 위한 기초자료로 활용하였고 국내연구 현황을 점검하고 향후 방향을 제시하는 기준이 되었다. 국내연구의 조사대상은 신재생에너지분야에 대한 지식경제부 고시에 따라 지정된 국가참조표준센터와 행정안전부 풍력분야 공공데이터를 포함하였다.

3. 글로벌 풍력자원 연구개발 방향 수정 현황

바람은 풍력터빈의 작동을 위한 연료로서, 풍력발전 시스템에서 설치 및 운영 과정에서 불확실성을 최소화하기 위해 반드시 고려해야 할 핵심 요소이다. 이 연료의 에너지는 태양복사열의 지구 표면의 불균일한 가열과 지구 자전의 코리올리힘으로 인해 발생하며, 지리적 위치와 지역별 지형에 크게 의존하는 이질적인 자원이다 [2]. 3차원적인 파동과 소용돌이를 통해 더 작은 공기흐름으로 전달되며, 다양한 시간규모에서 간헐적으로 증가하거나 감소하는 변동성을 보인다. 따라서 특정 지역에서도 일별 및 계절별 변동성이 상당히 큰 것이 특징이다.

풍력발전은 이러한 바람을 이용하여 풍력터빈 로터를 구동함으로써 대기의 에너지를 로터와 발전기를 통해 전기에너지로 변환하는 기술이다. 풍력터빈에 영향을 미치는 바람의 풍질은 풍력 발전단지의 전력 생산량, 신뢰성, 그리고 수명에 크게 영향을 미친다. 따라서 특정 부지에서의 흐름 특성을 정확히 예측하는 능력은 효율적이고 지속 가능한 풍력터빈 및 발전단지를 설계하고 운영하기 위한 필수적인 선행 조건이다.

풍력자원 측정은 비용이 상대적으로 많이 소요되므로, 수치해석모델을 이용한 풍력 진단이 일반적으로 병행하여 활용되고 있다. 풍력단지 내 발전기 위치를 고려하여 전 세계적인 풍력자원지도는 육상의 경우 최대 수평해상도 50∼200 m 정도, 해상의 경우 최대 수평해상도 250 m∼3 km 정도로 수치해석 결과를 활용하고 있으며, 국내에서는 현재 100 m에서 1 km 해상도의 풍력 자원지도가 사용되고 있다 [6-8]. 이때 측정자료를 활용하여 검·보정 작업을 통해 해석 정확도를 높여야 한다.

정확한 수치해석을 위해서는 대기 흐름을 결정하는 기본 방정식은 잘 알려져 있으나, 이를 완벽히 풀 수 없기 때문에 모델링을 통해 근사해의 지속적인 실험과 실제 측정자료를 활용한 검증이 반드시 필요하다. 또한, 모델의 특성을 이해하고 이를 풍력산업에 활용할 수 있도록 데이터를 디지털화하여 접근 가능한 형태로 생성하고 배포하는 것이 현실적인 과제로 강조되고 있다.

3.1 대기 풍황 측정 확대

Veers [3]는 풍력자원 연구에서 대기 측정 기술 개발이 핵심적인 도전 과제임을 강조하며, 새로운 측정기술의 개발과 측정 네트워크 확대를 중요한 연구 항목으로 추가하였다. 실제 대기 관측은 풍력발전기 주변과 내부의 흐름을 이해하고 효율적으로 활용하는 데에 매우 중요한 역할을 하며 필수적이다. 풍력자원 평가와 풍력발전 성능 평가에 직접적으로 활용된다. 우선 보다 중요한 것은 기후학적 바람장의 대표성이 있는 지역들을 중심으로 장기적이고 광범위한 대기 측정 네트워크을 구축하는 것은 물론 풍력발전단지 내부의 흐름을 모니터링 할 수 있는 체계도 필요하다고 강조하고 있다. 특히, 대형화된 풍력발전단지에 영향을 주고 받는 대기 흐름의 영향범위가 대기경계층 전반에 걸쳐 역학적 및 열역학적 특성을 포함한다. 고해상도, 고정확도, 장거리 대기 관측이 가능한 고성능 장비의 개발과 활용이 필요하다. 즉,

- 여러 부지에서의 현장 캠페인 측정과 풍력발전단지 주변 및 내부에서의 현장 캠페인 동반 필요

- 특정 부지의 흐름 특성을 특성화하기 위한 장기 측정 전략이 필요

- 여러 해에 걸쳐 관측 데이터를 수집하는 불확실성 정량화 단계의 공신력 있는 데이터 품질평가 필요

유럽의 경우, 기상탑과 라이다에 기초한 풍황자원 측정이 일반적이며 특히 FINO 1, 2, 3에서는 해상 기상탑을 설치하여 2003년 이후의 10년 이상의 장기간 기후변화에 따른 풍황 변화를 모니터링하고 있다. 미국의 경우, 기상탑, 라이다뿐만 아니라 레이더를 이용하여 풍황자원 측정이 이루어지고 있다. 특히 허리케인이 빈번한 지역에서의 해상풍력 단지 개발을 위해 레이더를 활용하여 극한 기상 현상을 측정하는 기술은 그림 3에 제시되어 있다. 트럭이나 해상 플랫폼에 장착된 도플러 레이더는 해안지역에서 10 km 이내에 장기간 캠페인으로 풍황측정에 용이하고, 더 넓은 해상 영역에서 360° 관측도 가능한 특징이 있다. 공간적으로 연속적인 모니터링 결과를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

Fig. 3 Mobile Doppler Radar and its monitored imagery (Used the figure represented by Brain Hirth at TEM#112)

3.2 통합모델 개발

풍력터빈 및 발전단지의 광범위한 부지에서의 흐름 조건을 정확히 시뮬레이션할 수 있는 수치해석모델 개발의 중요성은 변함이 없다. 풍력터빈과 단지의 설계, 부지 선정 및 운영 결정에 종종 활용되기 때문이다. 기존 모델의 해석 범위를 확대하여 다양한 특성의 부지별 흐름 조건을 정확히 시뮬레이션할 수 있는 신규모델의 개발이 필요하다. 이러한 모델은 풍력터빈의 성능, 부하 및 최적 설계를 위한 난류 바람의 변동까지 포착할 수 있는 중규모 모델과 미세규모 모델을 결합한 형태로 구현될 것으로 보인다. 특히, 그림 4에 제시된 바와 같이 단일 후류, 복합 후류, 다수의 터빈 배열로 인한 복잡한 난류, 단지간 유입류 영향 등에 중심을 둔 중규모와 미세규모 간의 접합 과정은 도전적인 과제로, 중규모와 미세규모 사이에 존재하는 상대적으로 덜 알려진 규모에서의 근본적으로 대기간 상호작용에 대한 이해가 필수적이다. 이를 통해 개별 풍력터빈뿐 만 아니라 전체 풍력발전단지의 최적 설계 및 성능을 보장할 수 있을 것으로 판단된다.

Fig. 4 The complex scale phenomena related with wind turbine and power plants (Used the figure depicted by Jakob Mann, Technology University of Denmark)

그림 5는 TEM#112에서 제시된 극한 기상현상에 대한 미세규모 모델에 의한 수치해석 연구의 예를 보여준다. 현재 미국에서 개발 중인 LES (Large Eddy Simulation) 모델은 대기 중규모 모델과 비교하여 단지 규모의 흐름 특성 예측 수준임을 확인하는 단계이다. 중규모 모델에서는 풍력터빈 높이에서의 난류 변동을 재현하기 어려운 반면, LES 모델은 측정과 유사한 난류 플럭스의 수평구조를 재현할 수 있다는 것을 확인하였다. 이는 실제 난류가 평균 풍속의 연직 경도에 영향을 미친다는 점에서 중요한 발견으로 평가된다. 아직 모든 스케일에서의 재현성이 완전히 검증된 것은 아니지만, 중규모 모델과 미세규모 모델의 접합은 단지 규모의 흐름을 해석하기 위한 적절한 방향임에 연구진 간 공감대가 형성되었다.

Fig. 5 Horizontal distribution of wind speed taken by synthetic aperture radar, large eddy simulation and mesoscale model (Used the figure represented by Geometz et al at TEM#112)

또한, 파도와 바람이 밀접하게 연관된 해상풍력의 특성을 고려하여 해양-대기 역학을 통합할 수 있는 형태의 모델로 확장이 시급하다. 이와 함께, 개발된 모델은 모델 자체의 한계와 불확실성을 철저히 평가하는 과정이 반드시 수반되어야 한다는 점이 강조되었다.

3.3 풍력산업 데이터 서비스

풍력자원 자료의 특성을 이해하고 풍력산업에 활용할 수 있도록 풍력자원 측정 및 수치해석 자료를 공개 접근이 가능한 형태로 생성하고 배포하는 것이 현실적인 과제로 강조되고 있다. 미국의 NREL은 풍력자원 데이터 표준화 및 공개서비스가 체계적이며 지속적으로 업데이트하는 형태로 이루고 있다.

4. 국내 연구개발 현황

4.1 지역별 풍속 측정 현황

한국에너지기술연구원은 국내 최초로 1990년∼2010년에 기상탑을 설치하여 전국단위 풍력자원 조사를 수행하였다. 전국을 대상으로 풍력발전단지 개발을 목적으로 사전환경조사를 위해 진행된 것으로 강원도 2지점, 경북 2지점, 제주 8지점, 충청도 5지점, 전라도 2지점에서의 15 m와 30 m 풍속자료를 측정한 것이다.

Table 1은 측정된 풍력자원 측정결과를 비교한 결과이다. 기존의 IEC에서 해상과 육상에 각각 0.14, 0.20을 추천한 것과 달리 지면거칠기와 대기안정도에 따른 차이를 제시하기 위해서 다양한 지점에서의 시간대별 풍속고도분포지수 (측정불확도 포함)를 보여준다[9-11]. 이들은 IEA Wind Task 27 [12]의 지역별 토지피복도 특성을 고려하여 분류된 것으로, 해상의 특성을 포함한 연안 지점이 포함되어 있으나 대부분 육상에 제한적이고 중소형 풍력터빈에 대한 풍력자원 측정이 이루어진 것이다.

2010년 이후 풍력자원 측정데이터는 대형화된 풍력터빈 기술발전이 반영되어 60∼100m 풍력허브 높이까지의 기상탑 및 그 이상 측정이 가능한 라이다 측정기술을 포함한다. 한국에너지기술연구원의 국가참조표준 신재생에너지데이터센터 [10]에서는 자체 측정과 유관기관의 측정자료를 수집하여 품질평가 중이며, 최근 제주에 난류 측정소를 확대하는 등 측정 네트워크 고도화를 위해 노력을 경주하고 있다.

4.2 중규모-미세규모 모델링 기술 개발

TEM#112에서 논의된 풍력자원해석의 중규모-미세규모 모델 결합에 의한 통합모델은 산지가 70% 이상인 국내에서는 이미 관심깊게 개발되어 온 기술이다[13-15]. 국내 풍력발전 활성화를 위한 당정 협의안 이행을 위해 수행된 산업통상자원부의 육상풍력 입지지도로 개발사업의 일환으로 풍력사업 인허가 검토용 풍력산업데이터에 활용된 것으로, 국가단위 분석범위에서의 복잡지형에 의한 흐름을 감안한 풍력자원지도 개발 목적을 고려하여 WRF (Weather Research and Forecasting) 중규모 수치모형에 RANS (Reynolds Averaged Simulation) 난류유동모델을 접합한 형태이다. 결과적으로 수평해상도 100 m × 100 m 격자단위의 초고해상도 풍력자원지도 해석 기술로 개발되었다.

현재 한국에너지공단 풍력추진지원단에서 활용되고 있으며 [16], 전세계 도전적인 기술개발 방향과 수준에서 먼저 적용된 사례이다. 한국에너지기술연구원에서는 국가단위 중규모-미세규모 커플 모델링 시스템 개발기술을 육상풍력에 한하여 진행하였고, 해상으로의 확대 적용을 위해 기초연구를 진행 중에 있다. 최근 부유식 해상풍력 발전단지의 계획입지 개발을 위해 전 해상을 대상으로 중규모 기상모델기반의 국가바람지도(풍향, 풍속, 난류강도 등)를 개발이 한창이다.

Table 1 Summary of vertical wind profile exponents as a valid reference standard data registered at the National Center of Standard Reference Data​​​​​​​

4.3 국가참조표준 및 중점데이터 서비스

풍력자원 데이터 서비스는 지식경제부가 고시한 국가참조표준센터에서 지정한 신재생에너지데이터센터에서 등록 공개한 IEC 61400-12-1[9]에 준하여 측정된 풍속데이터로 개발된 풍속고도분포지수를 유효참조표준데이터로 등록하여 서비스하고 있다. 그리고 행정안전부의 공공데이터 중에서도 국가중점데이터로 풍향별 가속 (speed-up) 지수를 개발 등록되어 서비스 중이다[17]. 해당 데이터는 데이터 개방의 효과성과 시급성이 높은 분야를 선정하여 양질의 에너지분야 데이터를 제공하는 것으로, 실제 풍력발전단지의 난류강도 예측에서 풍향별 풍속변화가 중요한 요소라고 확인한 연구결과(김현규 등[18])에 부합되는 요소인 것으로 확인된 것이다.

5. 국내 연구개발 방향

국내에서의 해상기상환경 측정 및 해양기상을 고려한 중규모-미세규모 모델링 확대 기술 개발이 시급하다. 한국에너지공단에서는 공공주도의 해상풍력 발전단지 입지발굴 사업을 통해 인천, 군산, 영광을 중심으로 서해 풍력자원 측정을 수행해왔다. 하지만 풍력발전 입지개발을 위해 관심 지역에서의 1∼2년 측정에 의존하기 때문에 풍력자원의 시공간적 변동성에 대한 설명력이 제한적이다. 이러한 한계를 해결하기 위해서 대표적인 풍력자원 지역에서의 장기간의 주기적인 모니터링을 수행하고 위성, 레이다, 라이다, 드론 등의 입체관측 기술을 도입해야 할 것으로 보인다.

해상풍력 발전단지 구축 및 개발 사업 활성화를 위한 통합모델 개발은 해양환경을 고려한 대기-해양환경에서의 풍력자원 모델링이 필요하다. IEA Wind에서 IEC 국제 표준화 기술 검토를 위한 가이드라인을 마련하므로 전지구적인 규모-중규모-육·해상의 미세규모 현상을 충분히 반영할 수 있도록 IEA Wind의 국제협력 연구를 모니터링 하거나 참여하는 것도 필요해 보인다. 또한 현재 진행된 육상의 통합모델 역시 불확실성을 검토하기 위해 개별 풍력풍력단지별로 주기적인 검증을 계속해야 한다.

국내에서 측정하거나 수치해석된 풍력자원데이터는 풍력산업에서 보급 확대를 위해 쉽게 활용할 수 있도록 서비스되어야 한다. 현재 개발중인 국가참조표준 및 국가중점데이터 개발시 주기적이고 지속적으로 업데이트하고 산업에서의 활용성을 피드백 받아 반영해야 할 것이다.

6. 결론

본 연구는 IEA Wind TCP TEM#112에서 수집된 자료를 기반으로 글로벌 풍력자원 연구개발 동향과 국내 연구개발 현황을 분석하고, 풍력에너지 보급 확대를 위한 주요 과제를 도출하였다.

글로벌 관점에서 풍력에너지 개발은 기후변화 대응을 위한 에너지 전환에 중요한 역할이 있으며 수요에너지의 50%를 감당하기 위해서는 풍력자원평가, 부유식 풍력발전기 개발, 지능적인 운영 시스템 개발, 계통 지원을 위한 차세대 풍력단지 마련, 환경의 사회적 가치 고려, 공정한 풍력에너지 개발 프로세스 구축이 종합적으로 이루어져야 하는 상황임을 공감하였다. 특히 대기 측정 확대, 통합모델 개발, 해상풍력 특성화 등 다양한 연구 영역에서의 전세계적인 발전 필요성을 확인하였다. 특히, 중규모-미세규모 커플링 기술의 필요성과 LES 모델을 활용한 풍력단지 내 흐름 특성 예측의 중요성이 강조되었다. 이러한 연구는 풍력터빈 및 발전단지의 최적 설계와 운영 효율성을 극대화하기 위한 필수적인 기반임을 보여주었다.

국내에서는 한국에너지공단과 한국에너지기술연구원을 중심으로 풍속 및 풍향 측정의 표준화와 국가참조표준 데이터 생산이 이루어지고 있다. 이를 바탕으로 육상 및 해상풍력 발전단지의 입지 검토와 설계 최적화를 지원하는 중규모-미세규모 커플링 기술에 의한 자원지도가 개발되었다. 그러나 전국 단위 자원지도의 대표성과 활용성을 확보하기 위해 추가적인 풍력자원 측정을 기반으로 한 상세한 품질평가가 필요한 상황이다.

향후 풍력자원 기술 개발 방향은 다음과 같은 사항에 중점을 두어야 한다.

(1) 대기 측정 네트워크 확장: 대형풍력발전기 규모를 고려한 고정밀 장비와 장기적인 대기 관측 네트워크 구축을 통해 풍력자원 평가의 신뢰성 강화

(2) 중규모-미세규모 통합모델의 고도화: 난류와 해양-대기 상호작용을 포함하여 통합모델을 모든 규모의 흐름장 특성을 정확히 재현할 수 있도록 개발

(3) 풍력발전단지별 정량적 검증 확대: 전국단위 자원지도 검증 통계량 확보를 위해 다수의 풍력발전단지에서 추가 검증을 통한 품질 향상

(4) 국가참조표준 및 국가중점데이터 활용성 제고: 초고해상도 풍력자원지도 및 풍향별 가속 지수 등 풍력산업 핵심데이터 디지털화를 통한 풍력산업의 경쟁력 강화 및 활용 극대화

결론적으로, 본 연구에서는 국내외 기술동향조사를 통해 국내 풍력자원 연구개발의 방향을 점검한 것으로 국제적 기준과 흐름에 부합하도록 진행되고 있음을 확인하였으며, 국내 풍력발전의 가능성과 효율성을 높이기 위해서 고품질 데이터 기반 물리적, 역학적 풍력자원의 자연 현상의 이해를 위해 지속적인 노력이 필요하다. 이러한 연구와 노력이 꾸준히 이루어진다면, 국내 풍력에너지 보급 확대와 에너지 전환 목표 달성에 크게 기여할 것으로 기대된다.

후기

본 연구는 2024년도 산업통상자원부의 재원으로 한국에너지공단의 지원(김진영, 김용욱, 최정철) 및 산업통상자원부(MOTIE)와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구과제입니다. (No. RS-2023-0031792)