풍력발전기를 보면 프로펠러형으로 날개가 3개인데 이유는?

Question

바람이 많이 부는 지역에는

풍력발전기가 설치되어 있는 것을 간혹 봅니다.

방송에서 주로 보는데요.

제주도 나올 때도 나오고

저기 어디 강원도 쪽 바람의 언덕 쪽인가

그쪽에도 많고

주로 그래도 바다쪽에 바람 많이 부는 곳에

풍력발전용으로

거대한 프로펠러 탑이 있는데요

프로펠러 효율을 생각해 본다면

날개 숫자가 많으면 많을 수록

빨리 돌아서 전기를 많이 생산하는거 아닌가요?

그런데 풍력발전기들 보면

모두 날개가 3개인데..

이유가 뭔지 궁금합니다.

Answer 1

반갑습니다.

날개가 4개 이상이 되면 날개 개수만큼 바람을 받는 면적은 증가할지 몰라도 날개 자체의 무게 때문에 발전효율은

떨어지게 됩니다. 일반적으로 50m 길이 날개 하나의 무게는 약 10톤 정도 되는데요 날개가 4개 이상이 되면 기둥인

윈드타워가 그 무게를 버티기 어려워지고 바람이 매우 강하게 불 경우에는 날개가 꺾이고 파손될 위험까지 크게

높아진다고 합니다. 날개가 3개인 풍력 발전기도 초속 25m/s가 넘으면 자동으로 가동을 멈춥니다.

그리고 여기에 날개의 가격이 너무 비싸다는 것도 무시못할 이유입니다. 겉보기엔 단순한 플라스틱처럼 생겼지만

유리섬유나 탄소섬유를 접착제로 겹겹이 붙여서 만들어야 하는 고가의 부품입니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

풍력발전기 날개가 3개인 주된 이유는 효율성,경제성,그리고 안정성의 균형 때문입니다. 날개수가 많아지면 언뜻 바람을 더 많이 받아 전력을 더 생산할것 같지만, 실제로는 여러문제가 발생합니다.

• 공기 저항 증가 : 날개가 많아질수록 공기 저항이 커져 효율이 떨어집니다.

• 제작 및 유지보수 비용 : 날개가 많아질수록 재료비와 제작비가 늘어나며 유지보수 비용도 증가합니다.

• 구조적 안정성 : 날개수가 많아지면 무게가 늘어나 탑과 전체 시스템에 더 큰 부담을 주게 됩니다. 3개의 날개는 회전시 발생하는 힘의 균형을 맞추는데 가장 효과적이라 진동을 줄이고 안정적인 운전을 가능하게 합니다.

• 소음 증가 : 날개수가 많으면 소음이 더 커질수있습니다.

이러한 이유로 3개의 날개가 바람 에너지를 가장 효율적으로 전기로 변환하면서도 구조적으로 안정적이고 경제적인 최적의 설계로 채택되고 있습니다.

Answer 3

날개가 많아질수록 바람의 영향을 더 많이 받는 것은 사실 입니다. 하지만 반면에 날개가 많아질수록 발전기가 받는 무게는 더 무거워집니다. 이러한 효율을 고려했을 때 최적의 갯수가 3개인 것이죠.

Answer 4

풍력의 양에 따라서 날개의 효율은 다릅니다. 가정에서 쓰는 선풍기나 공장에서 선풍기등 작은부분에서는 날개 갯수가많을수록 풍부한 바람을 보내겟지만...프로팰라 비행기를 보시면 날개가 2개거나 심지어 1개인경우도있습니다.

또한 풍력발전기의 경우 빠른회전이 아니라 큰 바람을 견디며 강하게 천천히 움직여야 합니다. 그럼 3개의 날개가 가능 효율적입니다. 대신 날개가 대단히 크죠. 만을 날개가 많다면 변수가 더 많아지고 진동도 더많아집니다. 전기는 회전수보다는 회전력과도 관계가 깊습니다.

Answer 5

안녕하세요

풍력발전기의 날개를 3개로 만드는 이유는 회전시 날개가 많으면 회전 속도가 느려지고 복잡해져 소음문제가 나올수 있습니다. 그리고 날개를 늘릴때마다 추가비용 상승 및 경제성이 떨어진다고 합니다.