1. ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ: ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์๋์ง์์ผ๋ก์์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ(Small Wind Turbine)๋ ๋ฐ๋์ ์ด๋ ์๋์ง๋ฅผ ๊ธฐ๊ณ์ ์๋์ง๋ก ๋ณํํ ํ, ์ด๋ฅผ ๋ค์ ์ ๊ธฐ์๋์ง๋ก ๋ณํํ๋ ๋ฐ์ ์์คํ ์ ๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋์ด 15~50m ์ดํ, ์ถ๋ ฅ 100kW ์ดํ์ ํ๋ ฅ ํฐ๋น์ ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ก ๋ถ๋ฅํ๋ฉฐ, ์ด๋ ๋๊ท๋ชจ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ์์๋ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๊ฐ์ , ๋์ฅ, ์ค์๊ธฐ์ , ์ค์ง ์ง์ญ ๋ฑ์์ ๋ ๋ฆฝ์ ์ธ ์ ๋ ฅ ๊ณต๊ธ์์ผ๋ก ํ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ฅ์ ์ ์ ๋ ฅ์ ํ์ฅ์์ ์ง์ ์์ฐํ์ฌ ์ ๋ ฅ๋ง(๊ทธ๋ฆฌ๋) ์์กด๋๋ฅผ ๋ฎ์ถ ์ ์๋ค๋ ์ ์ ๋๋ค. ํนํ, ๋์ฌ์์ ๋จ์ด์ง ๋์ด์ด๋ ์ฌ ์ง์ญ์์๋ ์ ๋ ฅ ๊ณต๊ธ์ด ์ํํ์ง ์๊ฑฐ๋ ์ก์ ๋ง์ ๊ตฌ์ถํ๋ ๋น์ฉ์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๊ฐ ์๋์ง ์๋ฆฝ๋๋ฅผ ๋์ด๋ ํด๊ฒฐ์ฑ ์ด ๋ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ํ, ํ์๊ด ๋ฐ์ ๊ณผ ํจ๊ป ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ์์คํ ์ ๊ตฌ์ถํ๋ฉด ์ผ์กฐ๋์ด ๋ถ์กฑํ ๋ ์๋ ์ ๋ ฅ์ ์ง์์ ์ผ๋ก ๊ณต๊ธํ ์ ์๋ ์ฅ์ ์ด ์์ต๋๋ค.
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ์นํ๊ฒฝ์ ์ธ ์๋์ง์์ ๋๋ค. ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ์ ์ฐ๋ฃ๋ฅผ ์ฐ์์ํค์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์จ์ค๊ฐ์ค(COโ) ๋ฐฐ์ถ์ด ์ ํ ์์ผ๋ฉฐ, ์์์ด ๋ฌดํํ ์์ฐ ๋ฐ๋์ ํ์ฉํ์ฌ ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์ ๋ ฅ์ ์์ฐํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํ์์ค๋ฆฝ(Net-Zero) ๋ชฉํ ์คํ์ ์ํ ์ ์ฌ์ ์๋์ง ๊ธฐ์ ๋ก ์ฃผ๋ชฉ๋ฐ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ๊ด๋ จ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ณด๊ธ์ด ํ๋๋๊ณ ์๋ ์ถ์ธ์ ๋๋ค.
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ฃผ์ ํ์ฉ ๋ถ์ผ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
- ๋ ๋ฆฝํ ์ ๋ ฅ ๊ณต๊ธ: ์ ๋ ฅ๋ง์ด ๋ฟ์ง ์๋ ์ง์ญ(๋์ด, ์ฐ๊ฐ, ์ฌ)์์ ์์ฒด์ ์ผ๋ก ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์์ฐํ๋ ์ฉ๋๋ก ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ๊ฐ์ ๋ฐ ์์ ์ฉ ์ ๋ ฅ ๋ณด์กฐ ์์คํ : ๊ธฐ์กด ์ ๋ ฅ๋ง๊ณผ ์ฐ๊ฒฐํ์ฌ ์ ๊ธฐ ์๊ธ์ ์ ๊ฐํ๊ณ , ์ ์ ์ ๋ฐฑ์ ์ ๋ ฅ์์ผ๋ก ํ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ์ฐ์ ๋ฐ ๋์ ๋ถ์ผ: ๋์ฅ, ์์์ฅ, ์๊ท๋ชจ ๊ณต์ฅ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, ํนํ ํํ, ์กฐ๋ช , ํ๊ธฐ ์์คํ ๋ฑ์ ์ ๋ ฅ ๊ณต๊ธ์์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ํ์ด๋ธ๋ฆฌ๋ ์์คํ : ํ์๊ด๊ณผ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ํจ์จ์ ์ธ ๋ถ์ฐํ ์๋์ง ์์ฐ ์์คํ ์ ๊ตฌ์ถํ ์ ์์ต๋๋ค.
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ์ค์น ์์น์ ๋ฐ๋ ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ ํจ์จ์ด ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ต์ ์ ์ ์ง ์ ์ ๊ณผ ์ฌ๋ฐ๋ฅธ ์ค๊ณ๊ฐ ํ์์ ์ ๋๋ค. ๊ทธ๋ ๋ค๋ฉด ์ด๋ฌํ ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ด๋ค ์๋ฆฌ๋ก ์๋ํ๋์ง ์์ธํ ์ดํด๋ณด๊ฒ ์ต๋๋ค.

2. ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์๋ ์๋ฆฌ: ๋ฐ๋์ ์ ๊ธฐ๋ก ๋ฐ๊พธ๋ ๊ณผ์
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋ฐ๋์ ์ด๋ ์๋์ง๋ฅผ ์ ๊ธฐ์๋์ง๋ก ๋ณํํ๋ ๊ณผ์ ์ ๊ฑฐ์น๋ฉฐ, ์ด ๊ณผ์ ์ ๋ฌผ๋ฆฌํ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ์ค๊ณ๋ฉ๋๋ค. ๊ธฐ๋ณธ์ ์ผ๋ก ํ๋ ฅ ํฐ๋น์ด ๋ฐ๋์ ๋ฐ์ ํ์ ํ๋ฉด, ๋ฐ์ ๊ธฐ๊ฐ ์ด๋ฅผ ์ ๊ธฐ๋ก ๋ณํํ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์์ต๋๋ค.
1) ๋ฐ๋์ด ํฐ๋น์ ํ์ ์ํค๋ ์๋ฆฌ
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๊ณต๊ธฐ์ญํ(Aerodynamics) ์๋ฆฌ๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ํฐ๋น ๋ธ๋ ์ด๋(Turbine Blade)๊ฐ ๋ฐ๋์ ๋ฐ์ ํ์ ํ๋ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ์๋ํฉ๋๋ค.
- ๋ฐ๋์ด ํฐ๋น ๋ธ๋ ์ด๋์ ๋ถ๋ชํ๋ฉด, ๋ฒ ๋ฅด๋์ด ์๋ฆฌ(Bernoulliโs Principle)์ ์ํด ๋ธ๋ ์ด๋ ์ฃผ๋ณ์ ๊ณต๊ธฐ ํ๋ฆ์ด ๋ณํํ๋ฉฐ ํ์ ๋ ฅ์ด ๋ฐ์ํฉ๋๋ค.
- ๋ธ๋ ์ด๋์ ๊ฐ๋(ํผ์น ๊ฐ, Pitch Angle)์ ํ์์ ๋ฐ๋ผ ํ์ ์๋์ ๋ฐ์ ํจ์จ์ด ๊ฒฐ์ ๋๋ฉฐ, ์ต์ ์ ์๋๋ฅผ ์ ์งํ๋ ์ ์ด ์์คํ ์ด ํ์ํฉ๋๋ค.
2) ํ์ ์ด๋์ ๊ธฐ๊ณ์ ์๋์ง๋ก ๋ณํ
- ๋ธ๋ ์ด๋๊ฐ ํ์ ํ๋ฉด, ์ด๋ฅผ ๋กํฐ(Rotor)์ ๊ธฐ์ด๋ฐ์ค(Gearbox)๊ฐ ๋ฐ์ ํ์ ์๋๋ฅผ ์ฆํญ์ํต๋๋ค.
- ๋๋ถ๋ถ์ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋ธ๋ ์ด๋ ํ์ ์๋๋ฅผ ์ต์ ํํ๊ธฐ ์ํด ๊ธฐ์ด๋น๋ฅผ ์กฐ์ ํ๋ฉฐ, ์ผ๋ถ ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๊ธฐ์ด๋ฐ์ค ์์ด ์ง๊ฒฐ ๋ฐฉ์(Direct Drive)์ผ๋ก ๋์ํฉ๋๋ค.
3) ๋ฐ์ ๊ธฐ(Generator)์์ ์ ๊ธฐ์๋์ง ์์ฐ
- ๊ธฐ๊ณ์ ํ์ ์ด๋์ด ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ ๋ฌ๋๋ฉด, ๋ฐ์ ๊ธฐ ๋ด๋ถ์ ์์๊ณผ ์ฝ์ผ์ด ์ํธ ์์ฉํ๋ฉด์ ์ ๊ธฐ๊ฐ ์์ฑ๋ฉ๋๋ค.
- ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ์ง๋ฅ(DC) ๋ฐ์ ๊ธฐ ๋๋ ๊ต๋ฅ(AC) ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํํ๋ ์ธ๋ฒํฐ(Inverter) ์์คํ ์ด ํ์์ ์ ๋๋ค.
4) ์ ๋ ฅ ์ ์ฅ ๋ฐ ๊ณต๊ธ
- ์์ฐ๋ ์ ๋ ฅ์ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ(ESS, Energy Storage System)์ ์ ์ฅ๋๊ฑฐ๋, ์ฆ์ ์ฌ์ฉ๋๋๋ก ์ ๋ ฅ๋ง(๊ทธ๋ฆฌ๋)์ผ๋ก ์ก์ถ๋ฉ๋๋ค.
- ์ผ๋ถ ์์คํ ์ ์ค๋งํธ ๊ทธ๋ฆฌ๋์ ์ฐ๊ณํ์ฌ ํจ์จ์ ์ธ ์ ๋ ฅ ๊ด๋ฆฌ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํฉ๋๋ค.
์ด๋ฌํ ์๋ฆฌ๋ฅผ ํตํด ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋ฐ๋์ด๋ผ๋ ์์ฐ ์๋์ง๋ฅผ ํจ์จ์ ์ผ๋ก ์ ๋ ฅ์ผ๋ก ๋ณํํ๋ฉฐ, ์นํ๊ฒฝ์ ์ธ ์ ๋ ฅ ์์ฐ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ํ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
3. ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ข ๋ฅ: ์ค์น ํ๊ฒฝ๊ณผ ์ฉ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ถ๋ฅ
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ์ค์น ๋ฐฉ์๊ณผ ๋กํฐ(Rotor)์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฐ๋ผ ์ฌ๋ฌ ์ ํ์ผ๋ก ๋ถ๋ฅ๋ ์ ์์ต๋๋ค.
1) ๋กํฐ ํํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ถ๋ฅ
(1) ์ํ์ถ ํ๋ ฅ ํฐ๋น(Horizontal Axis Wind Turbine, HAWT)
- ๊ฐ์ฅ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ํํ๋ก, ๋ธ๋ ์ด๋๊ฐ ์ํ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ํ์ ํฉ๋๋ค.
- ๋์ ํ์์์ ๋์ ํจ์จ์ ๋ฐํํ๋ฉฐ, ์ฃผํ ๋ฐ ๋์ฅ, ์ฐ์ ์ฉ ์ ๋ ฅ ์์ฐ์ ์ ํฉํฉ๋๋ค.
- ๋ค๋ง, ๋์ ํ์๊ฐ ํ์ํ๊ณ , ํน์ ๋ฐฉํฅ์์๋ง ๋ฐ๋์ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ํ์ฉํ ์ ์๋ค๋ ๋จ์ ์ด ์์ต๋๋ค.
(2) ์์ง์ถ ํ๋ ฅ ํฐ๋น(Vertical Axis Wind Turbine, VAWT)
- ๋ชจ๋ ๋ฐฉํฅ์์ ๋ฐ๋์ ๋ฐ์ ์ ์์ด ์ ์ง ์กฐ๊ฑด์ ์ํฅ์ ๋ ๋ฐ์ต๋๋ค.
- ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๋จ์ํ์ฌ ๋์ฌ ์ง์ญ, ๊ฑด๋ฌผ ์ฅ์ ๋ฑ์์ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅ ํฉ๋๋ค.
- ๋ค๋ง, ํจ์จ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ๊ณ , ๊ฐํ ๋ฐ๋์์ ์์ ์ฑ์ด ๋จ์ด์ง ์ ์์ต๋๋ค.
2) ์ค์น ๋ฐฉ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ถ๋ฅ
(1) ๊ณ ์ ํ(Fixed Wind Turbine)
- ํ ๊ณณ์ ๊ณ ์ ์ ์ผ๋ก ์ค์นํ์ฌ ์ฅ๊ธฐ๊ฐ ์ด์ํ๋ ๋ฐฉ์์ ๋๋ค.
- ๋์ด, ์ฐ์ ๋จ์ง, ํด์๊ฐ ๋ฑ์์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
(2) ์ด๋ํ(Portable Wind Turbine)
- ํด๋์ฉ ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ก, ์บ ํ, ๊ตฐ์ฌ ์์ , ์ฌ๋ ๋์ ๋ฑ์์ ํ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ๋ ฅ์ด ํ์ํ ๊ณณ์ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๋ฐฐ์นํ์ฌ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ ์ฅ์ ์ด ์์ต๋๋ค.
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ข ๋ฅ์ ํ์ฉ ๋ฐฉ์์ ์ ์ ๋ค์ํด์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ ํ๊ฒฝ์ ๋ง๊ฒ ๋ง์ถคํ์ผ๋ก ์ค๊ณ๋๋ ์ถ์ธ์ ๋๋ค.
4. ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ฅ์ ๊ณผ ๋จ์ : ํจ์จ์ ์ธ ํ์ฉ์ ์ํ ๊ณ ๋ ค ์ฌํญ
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋ถ์ฐํ ์ ๋ ฅ ์์ฐ์ ์ค์ํ ์ญํ ์ ๋ด๋นํ ์ ์์ง๋ง, ํ๊ฒฝ์ ยท๊ธฐ์ ์ ๊ณ ๋ ค ์ฌํญ๋ ์กด์ฌํฉ๋๋ค.
์ฅ์
- ์ฌ์ ๊ฐ๋ฅ ์๋์ง๋ก ์ง์์ ์ธ ์ ๋ ฅ ์์ฐ ๊ฐ๋ฅ
- ๊ทธ๋ฆฌ๋ ๋ ๋ฆฝ์ฑ ๊ฐํ ๋ฐ ์ ๊ธฐ ์๊ธ ์ ๊ฐ ๊ฐ๋ฅ
- ์ค์น ๊ณต๊ฐ์ด ์ ๊ณ , ๋ค์ํ ํ๊ฒฝ์์ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅ
- ํ์ ๋ฐฐ์ถ์ด ์์ผ๋ฉฐ, ์นํ๊ฒฝ์ ์
๋จ์
- ๋ฐ๋์ ๋ณ๋์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ง์ด ๋ฐ์
- ์ด๊ธฐ ์ค์น ๋น์ฉ์ด ๋ค์ ๋์
- ์์ ๋ฐ ์ง๋ ๋ฌธ์ ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์์
์ด๋ฌํ ์ฅ๋จ์ ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ, ์ ์ ํ ์ ์ง ์ ์ ๊ณผ ์ต์ ํ๋ ์์คํ ์ค๊ณ๊ฐ ์ค์ ํฉ๋๋ค.
5. ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ๋ฏธ๋ ์ ๋ง: ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์๋์ง์์ผ๋ก ์๋ฆฌ ์ก๋ค
์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋ฐ๋์ด๋ผ๋ ์์ฐ ์๋์ง๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ์นํ๊ฒฝ์ ์ผ๋ก ์ ๋ ฅ์ ์์ฐํ ์ ์๋ ํ์ ์ ์ธ ๊ธฐ์ ์ ๋๋ค. ์ด๋ ๋์์ ๋์ด, ์ฐ์ ๊ณผ ๊ฐ์ , ์ ๋ ฅ๋ง๊ณผ ๋ ๋ฆฝํ ์์คํ ๋ฑ ๋ค์ํ ํ๊ฒฝ์์ ํ์ฉํ ์ ์๋ ์ค์ํ ์๋์ง์ ์ผ๋ก ์๋ฆฌ ์ก๊ณ ์์ต๋๋ค.
๊ธฐ์ ์ ๋ฐ์ ๊ณผ ํจ๊ป ๋ ๋ฎ์ ํ์์์๋ ํจ์จ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ ํ ์ ์๋ ์์คํ ์ด ๊ฐ๋ฐ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์๋์ง ์ ์ฅ ์์คํ ๊ณผ์ ์ฐ๊ณ๋ฅผ ํตํด ๋ณด๋ค ์์ ์ ์ธ ์ ๋ ฅ ๊ณต๊ธ์ด ๊ฐ๋ฅํด์ง๊ณ ์์ต๋๋ค. ๋ํ, ๊ฐ๊ตญ ์ ๋ถ์ ์ ์ฑ ์ ์ง์๊ณผ ์ ์ฌ์ ์๋์ง ํ๋ ์ ์ฑ ์ ํ์ ์ด, ์์ผ๋ก ๋ ๋ง์ ์ฌ๋๋ค์ด ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ฅผ ํ์ฉํ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ์ปค์ง๊ณ ์์ต๋๋ค.
๊ฒฐ๊ตญ, ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ์๋์ง ์์๋ฅผ ์ถฉ์กฑํ๊ณ , ํ์ ๋ฐฐ์ถ์ ์ค์ด๋ฉฐ, ์๋์ง ์๋ฆฝ์ ๊ฐํํ๋ ๋ฐ ์ค์ํ ์ญํ ์ ํ๊ฒ ๋ ๊ฒ ์ ๋๋ค. ํฅํ ๊ธฐ์ ๋ฐ์ ๊ณผ ์ธํ๋ผ ํ์ถฉ์ด ์ง์๋๋ค๋ฉด, ์ํ ํ๋ ฅ ๋ฐ์ ๊ธฐ๋ ๋์ฑ ํจ์จ์ ์ด๊ณ ๊ฒฝ์ ์ ์ธ ์๋์ง์์ผ๋ก ์๋ฆฌ ์ก์ผ๋ฉฐ, ๋ฏธ๋ ์๋์ง ํ๋ช ์ ์ด๋๋ ํต์ฌ ์์๊ฐ ๋ ๊ฒ ์ ๋๋ค.