『풍력터빈의 이해』는 풍력에너지의 이용과 풍력발전기의 개발에 대한 책이다. 저자는 한국기계연구원의 풍력핵심기술연구센터 책임자로서 풍력터빈 및 부품의 개념에 초점을 맞추어 많은 사람이 이해하 쉽게 설명한다. 시장의 주류를 이루는 중대형 수평축풍력터빈 위주로 다루고 있다.

전 세계적으로 그린에너지에 대한 관심이 지대하고, 국내에서도 풍력에너지에 대한 관심이 매우 높은 상황에 있다. 풍력에너지의 이용과 풍력발전기의 개발은 긴밀한 관계에 있음은 두말할 필요가 없다. 본 저자는 한국기계연구원의「풍력핵심기술연구센터」책임자로서 산업체 인력양성을 담당하면서 수강생들이 참고할 만한 적절한 입문서가 없음을 항상 아쉬워했고, 많은 사람들로부터 쉽게 접근할 수 있으며 개론적으로 설명된 자료를 요청받았다.
기존의 관련서적은 숫자가 부족하기도 하지만 풍력터빈 및 부품의 개념에 초점을 맞춘 서적이 거의 없고, 국외의 입문도서인 경우에 너무 개괄적이고, 전문화된 서적의 경우 너무 상세하여 전문적인 학문적 배경이 없이는 접근이 쉽지 않았다.
풍력터빈은 자동차, 항공기, 선박과 같이 종합적인 융합기술을 요구하는 분야이다. 따라서 저자의 전공에 따라서 관련서적의 강조점이 매우 다양하게 나타남을 알 수 있고, 소수의 저자가 참여하기에는 범위가 매우 넓다. 다행스럽게도「풍력핵심기술연구센터」에 참여하는 연구원들이 매우 다양한 전문분야를 가지고 있어 본 교재의 집필에 유리하다고 판단하였다. 본 교재의 목적은 국내의 풍력분야에 대한 관심을 가진 사람들이 개념을 비교적 쉽게 이해할 수 있는 입문서로써의 역할을 할 수 있도록 하는 것이다.

제1장 풍력터빈의 발전사 1

1.1 서론 3

1.2 BC4000 ~ 3000 3

1.3 고대의 풍력이용(AD500 ~ AD1390) 4

1.4 중세 네덜란드식 풍차(AD1390 ~ 1850) 6

1.5 근대 미국식 풍차(1854) 9

1.6 풍력발전기의 등장과 기술의 성장 9

1.7 대형풍력발전기의 등장(1930 ~ 1985) 14

1.8 현대 풍력발전시스템의 대형화 17

1.9 풍력발전기의 내일 20



제2장 풍력에너지와 풍력터빈의 개요 25

2.1 서론 27

2.2 풍력에너지의 정의 27

2.3 풍력발전기의 정의 27

2.4 풍력에너지 및 최대 가용출력 28

2.5 풍황과 풍력에너지 30

2.6 풍력발전기의 종류와 특징 40

2.7 풍력터빈의 효율과 성능평가 요소 50

2.8 풍력터빈시스템의 구조 64

2.9 풍력터빈의 운전 65



제3장 풍력터빈의 국내외 시장과 기술의 발전 71

3.1 서론 73

3.2 세계 풍력발전 시장의 현황 73

3.3 세계 풍력터빈 기술의 동향 76

3.4 풍력발전과 경제성 83

3.5 국내 기술 현황 85

3.6 풍력터빈시스템 88

3.7 로터블레이드의 발달 93

3.8 드라이브 트레인 99

3.9 제어 105

3.10 타워 및 구조 안전설비 108

3.11 발전기 109



제4장 시스템 설계 115

4.1 서론 117

4.2 개념설계 117

4.3 하중계산 123



제5장 공력설계 및 해석 127

5.1 서론 129

5.2 엑츄에이터 디스크 모델 129

5.3 후류회전 132

5.4 익요소 이론 133

5.5 주속비와 출력계수 134

5.6 블레이드의 공력 설계와 해석 절차 135



제6장 블레이드 구조 설계 해석 및 시험 143

6.1 서론 145

6.2 블레이드 재료 및 구조 145

6.3 블레이드 구조 설계 148

6.4 블레이드의 시험 목적 및 요구사항 157

6.5 블레이드의 정적 하중 시험 158

6.6 블레이드의 피로하중시험 163



제7장 복합재 블레이드와 나셀의 제조 기술 169

7.1 서론 171

7.2 사용 원재료 172

7.3 블레이드 제조 공정 174

7.4 제조 공정의 설계 178

7.5 Infusion에 의한 블레이드 제조 183

7.6 스피너 및 나셀 제조 191



제8장 피치시스템 195

8.1 서론 197

8.2 수동 피치시스템 197

8.3 능동 피치시스템 198

8.4 로터 블레이드 베어링 205

8.5 비상 블레이드 피칭 시스템 206

제9장 주축, 주축베어링, 커플링 209

9.1 서론 211

9.2 주축 211

9.3 주축 베어링 214

9.4 드라이브 트레인(기어 구동식 풍력터빈) 217

9.5 커플링 219



제10장 증속기 225

10.1 서론 227

10.2 증속기의 특성 229

10.3 증속기의 설계 기술 232

10.4 증속기의 시험평가 기술 235



제11장 브레이크 241

11.1 서론 243

11.2 공력 브레이크 243

11.3 전기 브레이크 244

11.4 기계 브레이크 245

11.5 기타 브레이크 시스템 250

11.6 요 브레이크 251

11.7 잠금장치 252



제12장 유압 시스템 255

12.1 서론 257

12.2 유압 시스템의 구성 258

12.3 유압 시스템의 선정 268



제13장 요 시스템 273

13.1 서론 275

13.2 주요 구성요소와 기능 275



제14장 타워 285

14.1 서론 287

14.2 타워의 구조 및 기능 288

14.3 타워의 설계개념 및 설계 방법 289

14.4 타워의 제조 방법 296



제15장 제어 및 모니터링 301

15.1 제어 시스템 303

15.2 상태감시 시스템 311

제16장 발전기 325

16.1 서론 327

16.2 발전기의 원리 327

16.3 유도기 330

16.4 이중여자 유도형 발전기 335

16.5 영구자석형 동기 발전기 338



제17장 전력변환기 343

17.1 서론 345

17.2 전력변환 회로의 형태 345

17.3 DFIG 용 전력변환 시스템 구성 347

17.4 영구자석 동기발전기용 전력변환 시스템 구성 352

17.5 3상 전력 변환 기본 이론 354



제18장 계통연계 및 송전 361

18.1 서론 363

18.2 풍력발전기 및 계통 연계 방식의 다양성 363

18.3 HVDC(high voltage direct current) 계통연계기술 367



제19장 풍력터빈용 재료 369

19.1 서론 371

19.2 주요 풍력발전용 소재부품 372

19.3 풍력발전용 단조부품의 제조공정 382

19.4 수지, 보강 섬유 및 도료 387

19.5 복합재 블레이드 보강 섬유 392

19.6 블레이드 코팅용 도료 399

19.7 기타 부품용 소재 400

19.8 풍력발전용 소재부품의 파괴 및 비파괴 검사 401



제20장 소형풍력 407

20.1 서 론 409

20.2 소형풍력터빈의 발전 409

20.3 소형풍력터빈의 분류 409

20.4 소형풍력터빈의 운전 411

20.5 소형 풍력터빈의 구조적 및 설계 특성 412

20.6 소형 풍력터빈의 성능평가와 인증 414

20.7 소형풍력터빈의 기술현황 415

20.8 소형풍력터빈의 시장 417

20.9 국내 소형풍력터빈 기술 및 시장 현황 421

20.10 대표적 국내외 소형풍력터빈 422



제21장 풍력 하이브리드 발전시스템 425

21.1 서론 427

21.2 풍력 하이브리드 발전시스템의 구성 요소 427



제22장 해상 풍력 435

22.1 서론 437

22.2 해상 풍력발전단지 438

22.3 고정식 풍력발전 440

22.4 부유식 풍력발전시스템 443

22.5 우리나라 해상 풍력발전시스템 447

22.6 해상 풍력발전시스템의 미래 448

22.7 차세대 초대형 해상 풍력발전시스템 450



제23장 풍력터빈의 인증 455

23.1 서론 457

23.2 용어정의 457

23.3 인증시스템 459

23.4 인증서의 종류 462

23.5 인증의 범위 464



제24장 풍력터빈의 성능평가 479

24.1 서론 481

24.2 성능검사 481

24.3 출력성능측정 483

24.4 소음측정 488

24.5 하중측정 494

24.6 전력품질측정 500

24.7 MEASNET 503

24.8 풍력실증연구단지 514



제25장 풍력터빈의 안전과 유지보수 523

25.1 서론 525

25.2 낙뢰 525

25.3 폭풍과 안전 529

25.4 풍력터빈과 유지보수 530

25.5 풍력터빈의 운영과 안전 533



제26장 풍력발전 정책 및 환경 537

26.1 서론 539

26.2 기후변화협약 540

26.3 국제적 풍력산업 지원정책 549

26.4 풍력발전과 환경 영향 554



부록 풍력 관련 용어 정리 563

풍력에너지 관련 기관 577

중대형 풍력터빈 사양 583

소형 풍력터빈 사양 645



찾아보기 655