[섹터분석] 풍력 관련주

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풍력발전의 개념및 특징   풍력발전(Wind Power)이란 바람에너지를 풍력터빈(Wind Turbine) 등의 장치를 이용하여 기계적에너지로 변환시키고, 이 에너지를 이용하여 발전기를 돌려 전기를 생산하는 것을 말한다. 풍력발전기는 이론상으로는 바람에너지의 최대 59.3%까지 전기에너지로 변환시킬 수 있지만, 현실적으로 날개의 형상, 기계적 마찰, 발전기의 효율 등에 따른 손실요인이 존재하기 때문에 실용상의 효율은 20-40% 수준에 머물고 있다. 풍력은 재생에너지(Renewable energy)의 일종으로 자원이 풍부하고, 끊임없이 재생되며, 광범위한 지역에 분포되어 있고, 깨끗하며, 또한 운전 중 온실가스의 배출이 없다는 점에서 화석에너지 고갈 시에 대비한 유망한 대체 에너지원으로서 각광받는 에너지이다. 또한 풍력발전은 태양계의 자연에너지인 바람을 이용하여 발전하기 때문에 바람이 불 때에는 수요에 관계없이 반드시 전력을 생산한다는 점에서 계통운용 측면에서는 분산전원으로 분류된다.

풍력발전의 구조  ▶풍력발전기(WTG : Wind Turbine Generator)시스템은 주요 부품들 (Components)로 구성된 기계시스템, 전기 시스템, 그리고 풍력발전기를 제어하는 제어시스템으로 나눌 수 있다. 또 한편으로는 날개를 포함한 허브 시스템, 각종 기계, 전기, 제어장치를 탑재시킨 나셀(Nacelle), 그리고 이들 상부 중량물을 지상으로 부터 받쳐주는 타워시스템으로도 구분할 수도 있다. ▶기계및 전기시스템 바람에너지를 회전력으로 변환시켜 주는 회전날개(Blade)와 이를 주축(主軸)과 연결시켜 주는 허브(Hub)시스템, 날개의 회전력을 증속기 또는 발전기에 전달하여 주는 회전축(Shaft) 또는 주축(Main shaft), 회전속도를 올려 주는 증속기 (Gear box), 증속기로부터 전달받은 기계적에너지를 전기적에너지로 변환시키는 발전기(Generator), 제동장치인 Brake, 날개의 각도를 조절하는 피치시스템, 날개를 바람방향에 맞추기 위하여 낫셀을 회전시켜 주는 요잉시스템(Yawing System), 그리고 풍력발전기를 지지하는 타워시스템 등으로 구성되어 있다. ▶제어장치 풍력의 제어시스템은 풍속에 따른 출력, 피치각, 로터와 발전기의 회전수를 조절하는 속도 및 출력 제어 시스템, 풍향과 제동장치, 회전방식에 대한 제어를 담당하는 운전 상황 및 운전 모드 제어시스템, 전력계통과의 병렬운전을 제어하는 계통연계 제어 시스템, 풍력발전기의 운전 상태를 실시간으로 감시하고 모니터링 하는 운전 및 모니터링 시스템으로 구성되어 있다.

▶풍력발전(기)의 종류

회전축 방향에 따른 분류  풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수평축 형과 수직축 형으로 구분되는데, 회전축이 바람이 불어오는 방향인 지면과 평행하게 설치되면 수평축 형이라 부르며, 지면과 수직으로 놓이면 수직축 형이라 한다. 통상적으로 중대형급 이상 풍력발전기는 수평축 형을 사용하며, 100㎾급 이하 소형에는 수직축도 사용된다. ▶수평축 풍력발전기 수평축 풍력발전기는 1개에서 4개까지의 날개를 가진 다양한 종류가 있지만, 현재 발전용으로 가장 많이 이용되고 있는 것은 3개의 날개를 가진 프로펠러 형이다. 수평축 발전기는 구조가 간단하고 설치가 용이하며 에너지 변환효율이 우수하다는 장점은 있지만, 날개 전면을 바람 방향에 맞추기 위해서는 나셀을 360도 회전시켜줄 수 있는 요잉(Yawing)장치가 필요하며, 증속기(Gear box)와 발전기 등을 포함하는 무거운 나셀(Nacelle)이 타워 상부에 설치되어 점검, 정비가 어렵다는 단점이 있다. ▶수직축 풍력발전기 수직축 풍력발전기에는 원호 형 날개 2-3개를 수직축에 붙인 다리우스 형(Darrieus type)과 2-4개의 수직 대칭익형 날개를 붙인 자이로밀 형(Gyromill type), 그리고 반원통형의 날개를 마주보게 한 사보니우스 형(Savonius type) 등이 있다. 수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 영향을 받지 않아 요잉장치가 필요 없으며, 사막이나 평원에는 적합하지만 소재가 비싸고 수평축에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있다.

증속기 유무에 의한 분류  풍력발전기 날개에 직결되어 회전되는 주 축(Main shaft)과 발전기 사이에 설치되어 발전기 측의 회전속도를 증가시켜 주는 장치를 증속기(Gear box)라고 하는데, 풍력발전기에는 증속기를 포함하는 증속기형 풍력발전기와 증속기가 없이 발전기로 직결되는 직결형(gearless type) 풍력발전기가 있다. ▶증속기(gread type) 간접구동식이라고도 불리는 증속기형(geared type) 풍력발전기는 초기 풍력터빈의 개발 단계부터 적용된 기술적 접근방법이었으며 그동안 기술적인 발전을 거듭하면서 오늘에 이르렀고 아직도 시장의 80~ 90% 이상이 이 형식으로 되어 있다. 최근에는 증속비를 높여 발전기의 크기를 감소시키는 기술과 증속기형의 문제점인 진동, 소음 및 하중의 불균등한 분배 등의 문제점을 해소하기 위한 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다. ▶직결식(gearless) 풍력발전기 직결식 풍력발전기는 풍력터빈용 발전기(generator) 의 기술이 향상되면서 증속기가 없는 형태로 개발된 것이다. 기어박스가 없기 때문에 구조가 단순하고 기계적인 응력이 감소되며 기계적 소음도 낮다. 또한 운전. 유지비용이 적게 소요되며 가동율(availability) 도 높다는 장점이 있다. 그러나 회전속도가 느려 다극발전기를 사용해야 하기 때문에 발전기의 크기와 무게가 증가되고 가격도 비싸진다. 또한 로터와 발전기가 가까이 있어 나셀의 무게중심이 한쪽으로 쏠릴 수 있어 이를 해소하는데 타워와 기초비용이 증가되는 단점이 있다. 그러나 최근에는 관련 기술의 발달로 이러한 단점이 상당부분 해소된 혁신적인 시스템이 개발되고 있다.

풍력발전의 원리  풍력발전의 원리, 그것이 궁금하다 풍력 발전기는 날개의 회전축 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류 할 수 있습니다.  주요 구성 요소는 회전날개(blade), 허브(hub), 풍력전달장치(gear box, 기어박스), 발전기 및 각종 안전 장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 등 입니다.  회전날개(blade)는 바람의 운동에너지를 기계적 회전력으로 변환하고, 동력전달장치(geer box)는 입력된 회전력을 증폭시킵니다. 발전기는 기계적 회전력을 전기에너지로 변환시키며, 전력변환장치(inverter)가 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 변환시켜 전력을 공급하게 되는 것입니다.

[풍력 발전 주요 설비 업체]

타워: 롤형 강재에 격자식으로 말아 올려 구현 동국S&C 로터 블레이드:유리 및 에폭시 검유 등으로 고안된 몰드에서 제조 국도화학 메인샤프트:회전자의 운동에너지를 발전기로 직접 전달 태웅, 현진소재, 용현BM 기어박스:저속 주축의 회전속도를 발전에 필요한 고속으로 변환  두산중공업, 효성, 유니슨 발전기: 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환 두산중공업, 효성, 유니슨, 현대중공업,STX조선해양, 대우조선해양, 삼성중공업 요시스템:바람부는 방향으로 나셀 회전  태웅, 용현BM  피치시스템:블레이드 방향 조절  태웅, 용현BM 기타  우림기계(증속기)  삼강엠엔티(하부 구조물) 삼영엠텍(증속기 부품) 마이스코(단조품)

[섹터분석] 

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