풍력자원평가용 윈드큐브 라이다와 메텍 소다의 비교·검증 - 김제평야 원격탐사 캠페인
김현구, 조강표, 안해준, 전완호, 풍력자원평가용 윈드큐브 라이다와 메텍 소다의 비교·검증 - 김제평야 원격탐사 캠페인, 한국풍공학회지, Vol.16, No.1, pp.23-49 2011, Comparative Validation of WindCube LIDAR and Metek SODAR for Wind Resource Assessment–Remote Sensing Campaign at Gimje Plane


The technical trend of wind resource measurement in Europe and North America is employing a ground-based remote sensing such as LIDAR or SODAR in addition to a meteorological tower to reduce measurement uncertainty. This paper presents uncertainty assessment of Leosphere WindCube LIDAR and Metek PCS.2000-64 SODAR through a mutual comparison from a field campaign at Gimje Plane. Compared with LIDAR, the data availability of SODAR decreased about 80% at 200m altitude which distort mean wind profile, but after filtering out missing data, mean wind speed profile of SODAR was well fitted to a logarithmic profile. The wind speed measurement of SODAR was fitted to a slope of 0.94 and R2 of 0.94 to the LIDAR measurement. The relative standard deviation of mean wind speed error and standard deviation of wind direction error were evaluated to be 14% and 25 degrees, respectively over the whole measurement heights.


유럽 및 미주의 풍력자원조사는 풍황탑에 라이다 및 소다와 같은 지상기반 원격탐사를 병행하여 측정불확도를 경감하는 방향으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 서해안 김제평야에서 원격탐사 캠페인을 수행하였으며, 풍력자원평가용 원격탐사장비인 윈드큐브 라이다와 메텍 PCS.2000-64 소다의 상호비교를 통하여 측정불확도를 평가하였다. 소다는 200m 높이에서 자료가용률이 80%로 저하되었으나 결손자료를 처리한 후 라이다와 동일한 로그법칙 풍속분포를 나타내었으며 두 측정장비 간의 평균풍속은 기울기 0.94, R2=0.94로 상관성이 높게 접합되었다. 그리고 풍속오차의 상대표준편차 및 풍향오차의 표준편차는 각각 14%와 25도로 전 측정높이에 대하여 균일하게 나타났다.


Key words : Ground-Based Remote Sensing, Leosphere WindCube LIDAR, Metek PCS.2000-64 SODAR, Wind Resource Assessment


김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터
조강표: 원광대학교 건축공학과, 교수
안해준: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터
전완호: (주)쎄딕, 공학박사

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by zzannzini | 2012/08/31 10:16 | 연구논문-풍력발전 | 트랙백 | 덧글(0)
준복잡지형 대기경계층 저층 풍속분포 특성분석- 포항가속기 라이다 원격탐사 캠페인을 중심으로
김현구, 준복잡지형 대기경계층 저층 풍속분포 특성분석- 포항가속기 라이다 원격탐사 캠페인을 중심으로, 한국환경과학회지, Vol.21, No.2, pp.145-152, 2012, Analysis on Wind Profile Characteristics in a Sublayer of Atmospheric Boundary Layer over a Semi-Complex Terrain - LIDAR Remote Sensing Campaign at Pohang Accelerator Laboratory


The mean wind speed and turbulence intensity profiles in the atmospheric boundary layer were extracted from a LIDAR remote sensing campaign in order to apply for CFD validation. After considering the semi-steady state field data requirements to be used for CFD validation, a neutral atmosphere campaign period, in which the main wind direction and the power-law exponent of the wind profile were constantly maintained, was chosen. The campaign site at the Pohang Accelerator Laboratory, surrounded by 40~50m high hills, with an apartment district spread beyond the hills, is to be classified as a semi-complex terrain. Nevertheless, wind speed profiles measured up to 100m above the ground fitted well into a theoretical-experimental logarithmic-law equation. The LIDAR remote-sensing data of the sub-layer of the atmospheric boundary layer has been proven to be superior to the data obtained by conventional extrapolation of the wind profile with 2 or 3 anemometer measurements.


라이다를 이용한 원격탐사 캠페인 측정자료로부터 전산유동해석 비교검증에 필요한 대기경계층 저층의 평균풍속 및 난류강도 연직분포를 추출하였다. 전산유동해석의 비교검증에 사용하기 위한 준정상상태 실측자료의 요구조건을 검토하였으며, 주풍향에 대해 풍속분포의 멱법칙지수가 일정하게 유지되는 중립대기 사례기간을 추출하였다. 원격탐사 캠페인이 수행된 포항가속기 일대는 높이차 40~50m의 산지가 분지를 둘러싸고 있으며 그 너머에는 아파트단지가 펼쳐진 준복잡지형에 해당된다. 그럼에도 불구하고 평균풍속 연직분포는 100m 높이까지 이론-실험적 로그법칙에 매우 잘 접합되었으며, 2~3 측정높이 자료만에 의한 기존의 풍황탑 외삽에 비하여 원격탐사 측정자료의 대기경계층 저층에 대한 설명력은 매우 뛰어남을 확인하였다.


Key words : Remote sensing, LIDAR, Complex terrain, Atmospheric boundary layer, Power-law, Logarithmic-law


김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터

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by zzannzini | 2012/08/31 10:15 | 연구논문-풍력발전 | 트랙백 | 덧글(0)
SAR 위성영상을 이용한 해상풍 분석
황효정, 김현구, SAR 위성영상을 이용한 해상풍 분석, 한국풍공학회지, Vol.15, No.4, pp.67-71 2011, Analysis on Offshore Wind Using SAR Satellite Imagery


신재생에너지원 중 경제성이 가장 우수한 풍력발전은 지속적인 기술개발과 정책적 보급지원에 힘입어 전세계적으로 급격한 증가추세를 보이고 있다. 2010년말 현재 육상풍력의 누적설비용량은 199.5GW이고 해상풍력은 3.6GW에 이른다. 육상풍력은 설치장소의 제약과 소음, 경관 등 환경문제로 인하여 2000년대 중반부터 풍력발전의 개발방향은 서서히 해상풍력으로 전환되고 있다. 해상은 육지에 비해 풍황이 우수하여 발전수익이 증가하므로 조만간 해상기초 및 설치공사비를 상쇄하는 기술수준에 도달할 것으로 기대된다. 해상풍력 단지개발 후보지를 선정할 때 가장 중요한 요소는 풍력자원이다. 그러나 육상과는 달리 해상에서는 참조할 수 있는 직접 관측자료는 극소수의 해상부이(buoy)가 전부이며 해상 풍황탑 설치비용이 육상 풍황탑의 20배 이상이기 때문에 풍력자원평가의 불확도가 매우 높을 수 밖에 없으며, 이는 곧바로 해상풍력 사업위험도가 매우 높다는 의미가 된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 광범위한 해상영역에서 고해상도 풍속분포 데이터를 얻을 수 있는 위성영상을 이용한 해상풍 분석기술이 최근 해상풍력 핵심기술로 부각되고 있다. 일례로 유럽연합에서는 총 7백만 유로를 투입하여 위성영상을 이용한 해상풍 분석기술을 이용하여 북해, 아일랜드해, 발틱해에 대한 고해상도 해상바람지도 작성을 위한 NORSEWInD(Northen Seas Wind Index Database) 국제공동연구를 수행 중에 있다. 본 특집기사에서는 SAR 위성영상을 이용한 해상풍 분석기술 및 우리나라 적용사례를 소개하고자 한다.


황효정: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터
김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터

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by zzannzini | 2012/08/31 10:14 | 연구논문-풍력발전 | 트랙백 | 덧글(0)
인공위성을 이용한 해상 풍력자원 동향
김현구, 인공위성을 이용한 해상 풍력자원 동향, 녹색기술동향보고서, Vol.5, pp.87-97, 2011


신재생에너지원 중 경제성이 가장 우수한 풍력발전은 지속적인 기술개발과 정책적 보급지원에 힘입어 전세계적으로 급격한 증가추세를 보이고 있다. 육상풍력은 설치장소의 제약과 소음, 경관 등 환경문제로 인하여 2000년대 중반부터 풍력발전의 개발방향은 서서히 해상풍력으로 전환되고 있다. 해상은 육지에 비해 풍황이 우수하여 발전수익이 증가하므로 조만간 해상기초 및 설치공사비를 상쇄하는 기술수준에 도달할 것으로 기대된다. 해상풍력 단지개발 후보지를 선정할 때 가장 중요한 요소는 풍력자원이다. 그러나 육상과는 달리 해상에서는 참조할 수 있는 직접 관측자료는 극소수의 해상부이(buoy)가 전부이며 해상 풍황탑 설치비용이 육상 풍황탑의 20배 이상이기 때문에 풍력자원평가의 불확도가 매우 높을 수 밖에 없으며, 이는 곧바로 해상풍력 사업위험도가 매우 높다는 의미가 된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해서 광범위한 해상영역에서 고해상도 풍속분포 데이터를 얻을 수 있는 위성영상을 이용한 해상풍 분석기술이 최근 해상풍력 핵심기술로 부각되고 있다. 일례로 유럽연합에서는 총 7백만 유로를 투입하여 위성영상을 이용한 해상풍 분석기술을 이용하여 북해, 아일랜드해, 발틱해에 대한 고해상도 해상바람지도 작성을 위한 NORSEWInD(Northen Seas Wind Index Database) 국제공동연구를 수행 중에 있다. 본 보에서는 위성영상을 이용한 해상 풍력자원 분석기술 및 우리나라 적용사례를 소개하고자 한다.


김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터

SAR_Offshore_Wind.pdf

by zzannzini | 2012/08/31 10:13 | 연구논문-풍력발전 | 트랙백 | 덧글(0)
도시 풍력발전(Urban Wind Energy) 동향
김현구, 도시 풍력발전(Urban Wind Energy) 동향, 녹색기술동향보고서, Vol.5, pp.77-86, 2011


신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 특히 풍력발전은 무한한 풍력자원을 이용한 재생에너지이며 타 재생에너지원에 비하여 발전단가가 월등하게 저렴하다는 점에서 의미가 크다. 현재의 풍력발전 추세는 대규모 풍력단지에서 전력을 생산해 내는 발전사업이 주류를 이루고 있지만 도심 건물군에 소형 풍력발전기를 도입하려는 시도 역시 꾸준하게 이루어지고 있다. 일례로 가정집이나 아파트 빌딩에서도 소형 수직 풍력 발전기를 이용하여 최대 전력사용량의 20%까지 자가발전을 목표로 한 에너지 절약을 들 수 있다. WEB(Wind Energy for the Built Environment)이란 건축가들로 구성된 단체의 프로젝트로, 최근 핫이슈인 신재생에너지를 다양한 방법을 동원하여 건축물에 도입함으로써 건축물의 실용성을 극대화함을 목적으로 하고 있다. 본 보에서는 이러한 도시풍력발전의 최근 기술개발 동향을 소개하고자 한다.


김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터


Urban_Wind_Energy.pdf

by zzannzini | 2012/08/31 10:11 | 연구논문-풍력발전 | 트랙백 | 덧글(0)


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