최근 베트남은 녹색 및 청정 에너지 개발과 관련된 많은 정책을 시행해 왔습니다. 2021~2030년 기간의 녹색 성장에 대한 국가 전략(2050년 비전), 2030년 베트남 국가 에너지 개발 전략(2045년 비전), 2021~2030년 기간의 국가 전력 개발 계획(2050년 비전)(전력 계획 VIII) 등이 있습니다. 지리적, 기후적 이점을 갖춘 풍력 에너지와 태양 에너지는 위 정책에서 개발 및 적용을 우선시하는 솔루션에 속합니다.
박리에우 풍력 발전소는 총 99MW의 용량을 가진 62개의 터빈을 보유하고 있습니다. 사진: 판 투안 안/VNA
풍력 에너지와 관련하여, 베트남의 평야, 해안 지역, 그리고 풍속이 좋은 일부 지역에서는 국가 전력망에 연결하기 위한 대용량 풍력 발전 프로젝트 건설에 투자해 왔습니다. 그러나 풍력 에너지 자원의 활용은 특히 중풍속 및 저풍속 지역에서 가용 잠재력에 비해 아직 미흡한 수준입니다. 각 지역의 기후 및 지형 조건에 적합한 풍력 터빈 블레이드 모델의 설계 및 개발은, 특히 저풍속 지역에서는 아직 구체적으로 연구되지 않았습니다.
위 사실을 바탕으로, 베트남 과학기술원 에너지환경 과학 기술원 재생에너지기술 연구개발센터 연구팀은 "베트남 저풍속에 적합한 풍력 터빈 블레이드 모델의 설계, 시뮬레이션 및 제작 연구"(코드: VAST07.01/22-23)라는 과학기술원급 프로젝트를 수행했습니다. 본 연구의 목적은 베트남의 전형적인 저풍속에서 효과적으로 작동하는 풍력 터빈 블레이드 모델을 설계하고 시뮬레이션하여 운영 효율을 향상시키고 생산 비용을 절감하며, 재생에너지 분야의 기술적 자율성을 증진하는 것입니다.
프로젝트 리더인 르 꽝 상 박사는 연구팀이 기존에 출시되었던 몇몇 기존 블레이드 모델을 기반으로 새로운 풍력 터빈 블레이드 모델을 성공적으로 개발했다고 밝혔습니다. 새로운 블레이드 모델은 최대 두께, 최대 두께 위치, 최대 곡률, 최대 곡률 위치 등의 매개변수를 조정하여 공기역학적 효율을 높이도록 형상을 최적화했습니다. 가장 강력한 유체역학 계산 소프트웨어인 Ansys Fluent 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션 결과, 새로운 블레이드 모델의 공기역학적 효율이 기존 블레이드 모델보다 더 높은 것으로 나타났습니다.
연구팀은 시뮬레이션 과정을 완료하고, 하노이 과학기술대학교 기계공학과 풍동에서 시험할 수 있는 사실적인 블레이드 모델을 제작했습니다. 이 블레이드 모델은 공기역학적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 농촌, 오지, 고립 지역 및 기타 저풍속 지역의 지속 가능한 에너지 개발 요구를 충족하는 완전한 소용량 풍력 터빈 블레이드 개발 가능성을 열어줍니다.
이 연구에서 과학자들은 VAST-EPU-E387, VAST-EPU-S1010, VAST-EPU-S1223, VAST-EPU-NACA0009 및 VAST-EPU-NACA6409를 포함하여 크기가 25 x 15(10) x (3 - 5)cm인 5개의 풍력 터빈 블레이드 모델을 성공적으로 개발하고 제조했습니다. 블레이드 모델은 복합 재료로 만들어져 저풍속 조건에서 내구성과 효율성을 보장하며 현재 에너지 및 환경 과학 기술 연구소에 보관되어 있습니다. 또한 연구팀은 새로운 블레이드 모델에 대한 5세트의 상세 설계 도면을 완성하여 향후 연구 및 응용 배포에 활용했습니다. 연구 결과는 베트남의 해상 풍력 발전 개발에 대한 공기 역학적 분석 및 잠재력을 언급하는 SCIE/Scopus 카테고리의 국제 저널과 같은 권위 있는 국내 및 국제 과학 논문에 게재되었습니다.
레 꽝 상 박사는 이 연구가 베트남의 저풍속 조건에 적합한 풍력 터빈 블레이드를 완성하고 개발하는 데 중요한 첫 단계이며, 풍력 에너지를 더욱 효과적으로 활용하기 위한 것이라고 밝혔습니다. 연구팀은 앞으로 완전한 블레이드의 설계 및 제조 공정 개선, 특히 블레이드 모델의 표면을 매끄럽게 하고, 블레이드 모델의 항력 계수를 낮추는 데 더 적합한 소재를 선택하는 데 집중할 것입니다. 또한, 공기역학적 효율 향상을 위해 인공지능(AI)과 같은 최신 기술을 설계에 적용하는 방안도 검토할 예정입니다.
에너지환경과학기술연구소(Institute of Energy and Environmental Science and Technology) 과학위원회 위원인 트린 반 투옌(Trinh Van Tuyen) 교수는 본 연구가 저풍속 지역용 풍력 터빈 블레이드 설계 및 제조에 있어 중요한 진전을 이루었다고 평가했습니다. 본 연구의 가장 큰 특징은 첨단 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션 소프트웨어를 활용한 현대적 설계 기법을 적용하여 기존 블레이드 설계 대비 공기역학적 성능을 향상시켰다는 점입니다. 본 연구 결과는 운영 효율성 요건을 충족할 뿐만 아니라, 실제 적용 가능성을 열어 베트남의 풍력 에너지 자원 활용 능력 향상에 크게 기여할 것입니다.
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