Hae-Joon An, Hee-Sang Ko, Hong-Woo Kim, Hyun-Goo Kim, Seok-Woo Kim, Gil-Soo Jang, Byoung-Jun Lee, Modeling and Voltage-Control of Variable-Speed SCAG-Based Wind Farm, Renewable Energy, Vol.42, pp.28-35, 2012

We describe modeling and control methods for a variable speed squirrel-cage asynchronous (induction) generator with power electronic converters. A comprehensive dynamical model of the SCAG wind turbine and its control scheme is presented. The control scheme consists of wind turbine control and power converter control. Wind speed variations, local load variations, and voltage sag are simulated. Through these simulations, the capabilities of the proposed reactive power control design, which can adjust the voltage variations in a point of common coupling (PCC, Bus 4) to preset values when connecting wind power generation systems, are evaluated and discussed.

Key words: Voltage variation, Reactive power, Squirrel-cage asynchronous generator

RE_42(2).pdf

Hae-Joon An: School of Electrical Engineering, Korea University
Hee-Sang Ko: Offshore Energy Team/Wind Turbine Division, Samsung Heavy Industries Company
Hong-Woo Kim: Wind Energy Center, Korea Institute of Energy Research
Hyun-Goo Kim: Wind Energy Center, Korea Institute of Energy Research
Seok-Woo Kim: Wind Energy Center, Korea Institute of Energy Research
Gil-Soo Jang: School of Electrical Engineering, Korea University
Byoung-Jun Lee: School of Electrical Engineering, Korea University

Bong-Hee Lee, Dong-Joon Ahn, Hyun-Goo Kim, Young-Cheol Ha, An Estimation of the Extreme Wind Speed Using the Korea Wind Map, Renewable Energy, Vol.42, pp.4-10, 2012

In this study, extreme wind speeds were estimated from the Korea wind map in order to ensure the structural safety of wind turbines. Fifteen major wind farm sites in Korea were selected as target locations for the study. The daily and monthly maximum wind speeds for a three-year span (2005~2007) were extracted from the time-series wind speed of the numerical analysis data obtained at a height of 80 m above ground, and were converted into average times of 3 s and 600 s. The Gumbel and Weibull distributions were used as the probability distribution models for the extreme values, from which the extreme wind speeds were estimated. In order to ascertain the accuracy of the extreme values estimated from the numerical analysis data, they were compared with the extreme values obtained from actual field measurement data collected at a height of 30 m above ground. The results of the comparison indicated that the extreme values for both the numerical ana lysis data and the field measurement data were identical. The results also showed that the Gumbel distribution model predicts the extreme wind speeds more accurately than the Weibull distribution model does. Therefore, it was decided that the monthly maximum wind speed would be selected to estimate extreme wind speeds for extreme values. Extreme values estimated from the field measurement data at 30 m high above ground. After the comparison, it was found that there was an agreement in the extreme values from both the numerical analysis data and the field measurement data. So, it was more reliable to use the Gumbel distribution as the model of extreme wind speeds than the Weibull distribution, and therefore, it was decided to select the monthly maximum wind speed in order to estimate the extreme wind speeds for extreme values.

Key words: Korea wind map, Numerical analysis data, Field measurement data, Extreme wind speed, Gumbel distribution, Weibull distribution

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Bong-Hee Lee: Dept. of Architectural Eng., Kumoh National Institute of Technology
Dong-Joon Ahn: Dept. of Architectural Eng., Kumoh National Institute of Technology
Hyun-Goo Kim: Wind Energy Center, Korea Institute of Energy Research
Young-Cheol Ha: Dept. of Architectural Eng., Kumoh National Institute of Technology

김현구, 이화운, 이순환, 한반도 풍력자원지도 및 해상단지 적합성 평가체계 개발, 풍력에너지저널, Vol.2, No.2, pp.17-23, 2011, Development of the Korea Wind Resource Map and Suitability Assessment System for Offshore Wind Farm

This paper reviews the renewable energy project supported by the Ministry of Knowledge Economy, “Development of the Korea Wind Resource Map and Suitability Assessment System for Offshore Wind Farm” to provide the core information for a strategic approach to offshore wind farm development by setting up the offshore wind power roadmap. In order to establish the supply policy to meet the national renewable energy dissemination target, 11% of energy supply share until 2030, through the development of offshore wind resources, a Korea wind resource map of 1km horizontal and 10m vertical spatial resolution has been developed and the wind resource potential has been calculated. Furthermore, the offshore wind farm suitability assessment system has been developed and prospect locations were identified with comprehensive consideration of the siting parameters such as wind resource, sea status, environmental impact, construction conditions and so forth to help the preparation of the offshore wind power roadmap.

본 논설은 “한반도 해역 고해상도 풍력자원지도 및 단지개발 적합성 평가시스템 개발” 연구사업을 종합적으로 고찰함으로써, 현재 본격화 되고 있는 해상풍력발전 단지개발의 전략적 접근을 위한 재평가자료로 활용함과 아울러 해상풍력발전의 로드맵 구축을 위한 기초정보를 제공하고자 한다. 해상풍력자원 개발을 통한 신재생에너지 국가보급목표 달성을 위하여 보급정책 수립의 기초자료로서 수평 공간해상도 1km, 연직 공간해상도 10m의 고해상도 해상 풍력자원지도를 구축하고 풍력자원 잠재량을 산정하였다. 또한 풍력자원, 입지조건, 해상조건, 환경영향 등 적지분석요소를 종합적으로 고려한 해상풍력단지 적합성 평가시스템을 개발하고 유망후보지 선정함으로써 지식경제부 해상풍력추진 로드맵 작성에 기여하였다. 학술적 측면에서는 중규모 수치기상예측 모델을 풍력자원 정량평가가 가능하도록 해상풍 자료동화, 지면기상자료 영향반경 평가 등 체계적인 개선을 수행하여 예측정확도 향상을 이루었으며 IEC 국제풍력표준에 의거한 풍황탑, 소다, 라이다 풍력자원조사 계측자료를 이용한 육상풍 검증, SAR 위성영상을 이용한 해상풍 검증을 통하여 풍력자원지도의 종합적 검증체계를 구축하였다.

Key words : Wind resource map(풍력자원지도), Offshore wind(해상풍력), Wind resource potential(풍력자원 잠재량)

JWE2-2.pdf

김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터
이화운: 부산대학교 대기과학과 교수
이순환: 부산대학교 대기과학과 교수

[환경칼럼]정부, 방사능 예측능력 없다

김윤성|상명대 강사 panmaker@gmail.com
입력 : 2011-04-07 19:08:20ㅣ수정 : 2011-04-08 11:03:52

조석준 기상청장은 “방사능이 유출되더라도 풍향으로 인해 태평양 쪽으로 가기 때문에 우리나라에는 피해가 없을 것”이라고 말했다. 방사성물질이 한반도로 확산된다는 의견은 유언비어라고 묵살했지만, 프랑스 기상청과 노르웨이 기상청은 전 지구 확산모형 시뮬레이션 결과에서 우리나라가 3월 말에 영향권에 들어간다고 예측했다. 우리는 지금 전국에서 방사성물질들이 검출되고 있는 현실을 목도하고 있다. 즉 기상청의 예측은 틀렸고 후쿠시마발 방사성물질이 한반도로 날아올 거라는 예측은 유언비어가 아니었다. 여기까지는 우리가 알고 있는 사실이다.

문제는 왜 이런 일이 벌어졌나이다. 방사능 피해는 워낙 치명적이고 전 지구적이기 때문에 세계기상기구(WMO)와 유엔 부속기관인 포괄적핵실험금지조약(CTBTO)은 보통 글로벌 모델이라고 하는 전 지구적 방사능 확산 예측모델을 전 세계 8곳의 지역특별기상연구소(RSMC)에서 복수로 운용하고 있다. 노르웨이가 예측에 사용한 모델은 FLEXPART이고 프랑스가 사용한 모델은 MOCAGE라는 모델이다. 이 밖에도 영국과 미국에서 개발한 모델이 운용되고 있다.

기상청이 예측에 사용한 모델은 미국이 개발한 HYSPLIT인데 평소에는 주로 동아시아 황사 예측에 사용해왔던 것으로 알고 있다. 보통은 워크스테이션급 컴퓨터로 운용하고 PC에서도 사용 가능한 대기확산모델이다. 하지만 HYSPLIT는 이번에 우리나라로 방사성물질이 확산된다고 예측하지 못했다. 이유가 있다. 이 모델도 전 지구 모형이기는 하지만, 이번 기상청 발표를 검토해보면 전 지구를 대상으로 하지 않고 우리와 일본을 포함하는 지역 수준에서의 확산경로만을 시뮬레이션했다. 그래서 후쿠시마 원전에서 누출된 방사성물질이 전 지구에 퍼진다고 가정해 경로와 농도를 예측한 프랑스나 노르웨이 같은 결과를 얻지 못한 것이다. 그리고 또 하나는 HYSPLIT가 주로 경로를 예측하는 모델이라는 점이다. 공간적인 확산예측에는 취약하다. 우리 같은 인접국가는 어느 정도의 농도로 주변에 확산되는지에 대해 정확한 정보가 필요했는데, 이 모델은 그런 예측에 한계가 있다. 그러니까 정부는 구조적으로 이번 방사성물질 확산예측을 전혀 할 수 없었던 것이다.

평소에 사용해온 모델에 장점이 있을 수는 있다. 하지만 이번 사고처럼 심각한 방사성물질 유출과 확산을 예측할 때는 일상적인 대응과 달라야 한다. WMO가 사용하는 다른 모델들과 크로스체크를 해야 하고 자신들의 예측결과가 틀릴 수도 있다고 가정해야 한다. 그런데 지역 규모에서 시뮬레이션한 모델 한 가지만의 결과를 100% 확신하고 다른 모델은 비전문적이라고 폄훼했다.

원자력안전기술원과 기상청 근무자는 공무원이면서 과학자들이다. 자기 모델의 장단점과 한계를 알고 대비해야 할 국민적인 책임이 있는 사람들이다. 과학의 기본은 신뢰인데, 이래서는 국민이 정부의 과학자가 하는 말은 아무것도 신뢰하지 않는 안타까운 상황이 반드시 온다. 지금이라도 RSMC들의 협조를 얻어 복수의 시뮬레이션을 해야 한다. 우리는 이미 후쿠시마 원전 사고가 장기화에 들어가고 있다는 걸 알고 있지 않은가. 지금까지 틀린 것은 그렇다쳐도 앞으로도 계속 틀린다면 심각한 방사능 피해자들이 나올 수 있다. 필요한 예산은 확보하면 된다. 방사능 피해는 가능성이 낮아도 피해자에게는 일생이 걸린 치명적인 문제다. 지금까지 정부 발표는 틀렸다. 가임여성들을 비롯해 피해에 특히 취약한 사람들은 당분간 알아서 조심하는 수밖에 없다.

김현기, 김병민, 백인수, 유능수, 김현구, 풍향의 변동성에 따른 연간에너지 발전량의 변화, 한국태양에너지학회 논문집, Vol.31, No.5, pp.1-8, 2011, Variation of AEP to Wind Direction Variability

In this study, we performed a sensitivity analysis to see how the true north error of a wind direction vane installed to a meteorological mast affects predictions of the annual-average wind speed and the annual energy production. For this study, two meteorological masts were installed with a distance of about 4 km on the ridge in complex terrain and the wind speed and direction were measured for one year. Cross predictions of the wind speed and the AEP of a virtual wind turbine for two sites in complex terrain were performed by changing the wind direction from -45° to 45° with an interval of 5°. A commercial wind resource prediction program, WindPRO, was used for the study. It was found that the prediction errors in the AEP caused by the wind direction errors occurred up to more than 20% depending on the orography and the main wind direction at that site.

Key words : 연간발전량(Annual Energy Production), 기상계측타워(Meteorological Mast), 진북(True North), 민감도분석(Sensitivity Analysis), 복잡지형(Complex Terrain), 상호예측(Cross Prediction)

KSES31-5.pdf

김현기: 강원대학교 기계메카트로닉스공학과
김병민: 강원대학교 기계메카트로닉스공학과
백인수: 강원대학교 기계메카트로닉스공학과 교수
유능수: 강원대학교 기계메카트로닉스공학과 교수
김현구: 한국에너지기술연구원 풍력발전센터