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풍황자원 측정, 이제 ‘라이다’로 간편하게
쉽고 빠른 설치… 유지관리 용이
고비용 부담… 해상에선 경쟁력 있어
2017년 10월 10일 (화) 09:51:19 박윤석 기자 pys@epj.co.kr
   
  ▲ 전력연구원은 해모수 1호 해상기상탑에 수직 라이다를 설치해 기상탑 대체 가능성을 검증하고 있다.  

[일렉트릭파워 박윤석 기자] 풍력발전의 경제성을 검증하기 위한 풍황자원 측정방식에 변화의 바람이 불기 시작했다. 철제 구조물을 세워 바람자원을 측정하는 기상탑 역할을 레이저를 이용한 ‘라이다’가 점차 대체하고 있다.

라이다(LiDAR; Lignt Detection And Ranging)는 도플러 효과를 이용해 풍속·풍향 등을 측정하는 장비다. 레이저를 쏴 대기 중의 공기입자 움직임을 측정하는 방식이다.

본체 하나의 무게가 수십kg에 불과해 이동·설치가 용이할 뿐만 아니라 간편한 유지관리로 최근 업계의 주목을 받고 있다.

인허가 필요 없어 1주일 만에 설치
라이다 기술은 풍력 이외에도 다양한 산업분야에 활용되고 있다. 지형탐사나 기상관측은 물론 최근에는 자율주행차량의 핵심기술로 알려져 있다.

풍력의 경우 발전단지 이용률을 높이는 데도 이 기술을 적용하고 있다. 시시각각 변하는 풍황조건에 따라 블레이드의 각도를 최적화하는 데 라이다 기술이 쓰인다.

기존 기상탑과 비교되는 라이다의 가장 큰 장점은 설치가 쉽다는 점이다. 가볍고 크기도 작아 육상의 경우 경사지역만 아니면 웬만한 장소 어디든 설치가 가능하다. 육상에 주로 설치되는 수직 라이다의 경우 최대 200m 높이까지 풍황자원 측정이 가능하다.

설치에 필요한 시간도 대폭 줄였다. 기상탑의 경우 기본적으로 설치 전 지자체의 허가를 받은 후 공사에 들어가기 때문에 최소 1~2개월이 소요된다. 반면 라이다는 1주일 정도면 엔지니어링 셋팅까지 마치고 바로 풍황 측정에 들어갈 수 있다.

쉬운 유지관리 또한 장점으로 꼽힌다. 기상탑은 일정 높이별로 부착돼 있는 센서를 유지보수해야 하는 어려움이 따른다. 주기적인 센서 교체에 따른 비용발생과 현장 안전사고도 문제점으로 지적받고 있다.

라이다는 레이저 광원을 이용하기 때문에 별다른 센서가 필요 없을 뿐만 아니라 작업자 무릎 높이 정도에 설치 돼 안전사고가 발생할 확률이 현저하게 낮다.

클라우스 김 고 테라바트 대표는 “독일의 경우 라이다를 이용한 풍황자원 측정이 눈에 띄게 증가하고 있는 추세”라며 “바람데이터 분석·평가 보고서를 작성하는 우리 같은 공인기관 입장에선 라이다를 통해 측정한 데이터가 IEC 규정에 얼마나 부합하는지가 중요하다”고 말했다.

   
  ▲ 부유식 라이다  


국내 라이다 적용 검증체계 필요
라이다가 이처럼 다양한 강점을 갖고 있는 것은 맞지만 관련 시장에서 점유율을 높이기 위해선 해결해야 할 부분도 적지 않다. 우선 비싼 가격과 낮은 인지도부터 해결해야 한다. 일반적으로 육상에 설치되는 기상탑의 경우 1억원 정도의 비용이 발생하는 데 비해 라이다는 2.5~3배가량 비싸다. 이런 비용부담 때문에 임대형식으로 사용하는 사례도 있다.

최성재 비전플러스 연구소장은 “육상에서는 라이다 가격이 상대적으로 비싸지만 해상으로 넘어가면 훨씬 경제적”이라며 “일반적인 해상기상탑의 경우 기초구조물과 기상탑을 설치하는 데 40억원 안팎의 비용이 들지만 라이다는 10억원 수준”이라고 설명했다.

또 “유지관리 측면에서도 운영비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 보다 안전한 작업이 가능하다”며 “국내 여러 기관에서 라이다 장비의 신뢰성과 운영효과를 확인한 만큼 국내에서도 라이다에 대한 인지도가 높아질 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

전력연구원은 현재 운영 중인 해모수 1호 해상기상탑에 수직 라이다를 설치해 해상기상탑 대체 가능성을 검증하고 있다.

라이다가 풍력 분야에 적용되기 시작한 시기는 전 세계적으로 불과 5~6년에 불과하다. 이미 IEC에 채택돼 신뢰성을 인정받고 있는 기상탑 데이터와 동등한 대우를 받기 위해선 장비에 대한 전문가 성능평가와 검증이 뒷받침돼야 할 것으로 보인다. 올해 초 지상기반의 라이다 사용에 대한 IEC 채택이 이뤄진 만큼 금융권의 인식도 달라질 것으로 기대된다.

최성재 연구소장은 “유럽의 경우 2014년 이전 발전사업자는 풍황조사 전에 금융기관으로부터 라이다 데이터 인정여부를 미리 확인했다”며 “2014년 독일에서 라이다를 적용해 측정한 데이터를 기상탑과 동일하게 인정한다는 ‘FGW TR6 Rev. 9’가 도입되면서 라이다 적용이 활발해 지고 있다”고 밝혔다.

이어 “최근 국내에서도 라이다를 적용한 풍황조사가 다수 진행되고 있다”며 “라이다 적용을 검증할 수 있는 체계와 불확도 평가기준이 마련돼야 할 것”이라고 덧붙였다.

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