베트남의 녹색 에너지에 대한 부족한 부분

풍력, 태양광, 천연가스 등 친환경 에너지원, 즉 재생에너지는 여러 국가에서 곧 개발에 집중하고 있습니다. 이러한 추세를 선도하는 덴마크는 2050년까지 무탄소 국가 달성을 목표로 할 뿐만 아니라, 재생에너지원을 조기에 개발하여 세계 최초로 대규모 해상 풍력 발전소를 건설한 국가가 되었습니다. 이 친환경 에너지원만으로도 국민의 모든 전력 수요를 충족할 수 있습니다.

덴마크는 화석 연료 없는 미래가 가능하다는 것을 증명하고 있으며, 이를 실현하기 위한 조치를 취하고 있습니다.

덴마크의 풍력 발전 공급량은 현재 국민의 수요를 충족시키기에 충분합니다. (출처: 가디언)

녹색 에너지에 대한 긴급한 필요성에 직면하여 베트남은 풍력 발전을 포함한 재생 에너지원 개발을 촉진해 왔습니다.

빈투언성, 닌투언성, 벤째성, 짜 빈성 등 베트남 해안 지역은 풍력 발전 잠재력이 높은 것으로 평가받고 있으며, 여러 프로젝트가 시험, 배치 및 가동되었습니다. 또한 베트남은 동해의 강풍을 활용하여 해상 풍력 발전 프로젝트도 추진하기 시작했습니다.

박리 에우의 풍력 발전 단지. (출처: icon.com.vn)

풍력 발전소의 가장 중요한 구성 요소는 풍력 터빈으로, 이는 발전 효율성과 출력 전력의 품질을 결정합니다.

풍력 터빈은 현재 수평축 터빈(HAWT_ 수평축 풍력 터빈 )과 수직축 터빈(VAWT_ 수직축 풍력 터빈 )의 두 가지 기본 계열로 개발되고 있습니다.

수평축 풍력 터빈과 수직축 풍력 터빈. (출처: solenvn.com)

HAWT의 주요 구조는 회전축에 부착되어 바람 방향과 수평으로 배치된 프로펠러 부분으로 구성됩니다. HAWT는 바람의 추력을 이용하여 프로펠러 날개를 회전시키고 동력을 생성합니다. 일반적으로 HAWT는 최대 풍력 에너지를 얻기 위해 긴 날개폭으로 제작되므로 높고 통풍이 잘 되는 지지대 위에 설치해야 합니다.

수십 미터 또는 수백 미터 높이에서 공기 흐름이 안정적일 때, HAWT는 바람을 쉽게 받아 프로펠러 날개가 더 빠르고 고르게 회전할 수 있습니다. 또한 HAWT의 모든 날개가 바람의 영향을 동시에 받기 때문에 높은 수준의 전력을 얻을 수 있습니다.

대용량 해상 HAWT 설치. (출처: Mingyang Smart Energy)

해상에 설치된 대형 HAWT 터빈의 경우 발전 용량이 수십 MW에 달할 수 있습니다. 따라서 HAWT는 현재 풍력 발전소에서 흔히 볼 수 있는 유형입니다.

그러나 복잡한 구조와 높은 높이로 인해 설치 및 유지 보수가 매우 어렵습니다. 또한, HAWT의 기어박스와 발전기 시스템은 높은 타워에 배치되어 안정성이 낮습니다. HAWT는 비교적 강풍이 안정된 지역에만 적합하며, 블레이드의 작동면이 풍향과 수직일 때만 효과적으로 작동합니다.

반면, HAWT는 날개폭이 길기 때문에 날개 끝의 속도가 매우 빨라 작동 시 소음이 발생합니다. 따라서 주거 지역과 멀리 떨어진 곳이나 해상에 설치되는 경우가 많습니다.

한편, 수직 풍력 터빈(VAWT)은 수직축을 중심으로 블레이드를 회전시켜 바람을 받도록 설계되어 설치가 용이하고 모든 방향에서 불어오는 바람을 활용할 수 있습니다. 수평 풍력 터빈(HAWT)과 달리, 수직 풍력 터빈(VAWT)은 모든 작동 부품이 지면에 가까운 바닥에 배치되어 있어 무게 중심이 낮아 균형 안정성이 우수합니다. 또한 유지 보수 및 수리가 용이하고 위험성도 낮습니다.

VAWT와 HAWT 비교. (출처: lucquan2.forumvi.com)

HAWT와 비교했을 때 VAWT의 작동 소음도 훨씬 낮아 도시 지역, 가정, 고층 빌딩의 지붕 등 어디에나 설치할 수 있습니다. 발전 용량은 수 kW에서 수백 kW에 달할 수 있습니다.

VAWT에도 한계가 있습니다. 한 번에 바람을 향하는 블레이드가 하나만 있고 모든 블레이드에 작용하는 힘이 균일하지 않기 때문에 진동이 발생하고, 이로 인해 추력 베어링이 쉽게 파손될 수 있습니다. 또한 블레이드가 반대 방향으로 작용하기 때문에 터빈의 회전 수와 토크 생성 능력에 영향을 미칩니다.

VAWT는 가로등 기둥에 통합되어 있습니다. (출처: Dingxin)

세계 일부 지역에서는 VAWT가 도시 지역, 산업 지대, 농촌 지역, 해안 지역 및 풍속과 풍향이 자주 바뀌는 지역의 소규모 응용 분야에서 운영되고 있으며, 장점은 넓은 공간이 필요하지 않다는 것입니다.

베트남에서는 VAWT(가압 수력 터빈)가 널리 활용되지 않았습니다. 주된 이유는 이러한 유형의 터빈 효율이 여전히 낮고 경제성도 높지 않기 때문입니다. 최근 수자원대학교 연구팀의 모델을 기반으로 한 매우 유망한 실험 연구 결과를 포함하여 여러 연구와 해결책이 제시되었습니다.

가까운 미래에 VAWT "퍼즐 조각"이 국가의 녹색 에너지원 개발에 기여하고, 우리 모두의 생활 환경을 보존할 수 있기를 바랍니다.