육상 풍력 발전에 유리한 지형들

 

 

Wind Energy Landscape - Principles, Techniques, History (2025) Wiley

 

아래 내용은

위 책에서 나온 내용에서 발췌한 것임.

 

 

 

지상의 풍력발전에 유리한 지형적 조건들

 

지상 풍력발전소 입지 선정 시 가장 유리한 지형적 조건은 바람의 속도와 일관성을 극대화할 수 있는 지형적 돌출부와 낮은 지표면 거칠기입니다. 주요 조건들을 구체적으로 정리해 드립니다.

 

1. 지형적 돌출부 (Topographic Prominence)

지면에서 높이 올라갈수록 풍속이 증가하기 때문에 주변보다 높은 지대가 가장 선호됩니다.

• 배수 분수계(Drainage Divides): 지상 풍력 발전소의 입지로 가장 유리한 곳 중 하나입니다. 분수계는 주변의 강 골짜기나 저지대보다 수십에서 수백 미터 더 높기 때문에 풍황 자원이 매우 풍부합니다.

• 언덕 꼭대기와 능선: 바람을 가로막는 장애물이 없는 언덕 꼭대기나 산맥의 능선은 풍속이 빠르고 일정하여 터빈을 설치하기에 이상적입니다.

• 메사(Mesas) 및 고원(Plateaus): 미국 콜로라도의 코르도바 메사(Cordova Mesa) 사례와 같이, 평지 위에 솟아 있는 고원 지형은 바람을 포착하기에 매우 유리한 구조를 갖추고 있습니다.

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기온 역전을 만드는 바람들 (왜 산꼭대기에 풍력발전소 입지할까?)

 

 

 

2. 바람의 집중 및 가속 지형

특정 지형물은 공기 흐름을 물리적으로 압축하여 속도를 높이는 효과를 냅니다.

• 윈드 갭(Wind Gaps)과 산악 고개: 산맥 사이의 틈새나 고원 사이의 좁은 통로는 바람의 흐름을 한곳으로 모아(focus) 가속시키는 역할을 합니다. 캘리포니아의 알타몬트 패스나 테하차피 패스가 이러한 지형적 이점을 활용한 대표적인 사례입니다.

• 급경사면(Escarpments): 급격히 솟아오른 절벽이나 경사면은 바람을 상층으로 밀어 올리며 속도를 높이는 효과를 줍니다.

 

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미국의 풍력발전(Wind Farm in San Gorgonio Pass)

 

 

 

3. 낮은 지표면 거칠기 (Low Surface Roughness)

바람의 에너지가 지표면과의 마찰로 소실되지 않는 개활지가 유리합니다.

• 개방형 지형: 사막, 초원(Prairie), 경작지 등은 지표면의 거친 정도를 나타내는 **거칠기 지수(α)**가 낮아 바람이 지면 근처에서도 강하게 유지됩니다.

• 장애물 회피: 높은 건물이나 울창한 숲은 바람에 난류(Turbulence)를 발생시키고 풍속을 늦추기 때문에 풍력 발전에 불리합니다.

 

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반건조 토양(체르노젬, 몰리솔)을 살리기 위한 몸부림 Shelterbelt

 

 

4. 대규모 지형적 사례

실제 세계적인 풍력 단지들은 위 조건들이 결합된 지형에 위치하고 있습니다.

• 버펄로 리지(Buffalo Ridge): 미국 중북부의 빙하 지형인 퇴석(Moraine)으로, 주변보다 300m 이상 높은 배수 분수계를 형성하고 있어 대규모 풍력 단지가 조성되었습니다.

• 미주리 코토(Missouri Coteau): 캐나다 서스캐처원의 구릉지 지형으로, 대륙 분수계 역할을 하며 바람이 매우 강력해 캐나다 최대 규모의 풍력 발전 시설 중 하나인 센테니얼(Centennial) 단지가 이곳에 위치합니다.

 

결론적으로 풍력 발전은 배수 분수계나 고원과 같이 노출된 높은 지대이면서, 초원이나 사막처럼 지표면 마찰이 적은 곳에서 최고의 효율을 낼 수 있습니다. 이러한 지형적 조건을 분석하기 위해 **디지털 표고 모델(DEM)**과 같은 데이터 레이어가 GIS 분석의 핵심으로 사용됩니다.