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Nikkei X-TECH_2023.3.27

JAXA 등, 고정밀도 바람 지도 제작
해상 풍력을 저비용으로

우주항공연구개발기구(JAXA)는 풍속을 측정할 수 있는 ‘초광대역전파디지털간섭계(SAMRAI)’를 해상 풍력발전 분야에서 이용하기 위해 Green Power Investment(GPI, 도쿄)와 협정을 맺었다. 이 협정을 계기로, JAXA와 GPI는 기존에 비해 고정밀도로 풍황(風況)을 알 수 있는 지도를 작성해, 해상 풍력발전에 적합한 장소를 효율적으로 선정할 수 있는지 검증해 나간다.

발전사업자는 해상풍력발전의 적지를 선정할 때 여러 풍황 지도를 사용해 평가한다. 풍황 지도에는 연간 평균 풍속과 최대 풍속, 시간별 풍속 등의 정보가 담겨 있다. 환경성이나 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)가 공개하고 있는 풍황 지도나 시판 풍황 지도가 있지만 정밀도가 제각각이어서 효율적으로 풍황을 평가하기 어려웠다. 그 때문에 고정밀도 풍황 지도를 작성할 필요가 있었다.

그래서 이번에 SAMRAI 기술을 보유한 JAXA와, 육상풍력발전소의 개발 실적과 풍황 관측 노하우가 있는 GPI가 협업해 광역에 고정밀도의 풍황 지도를 작성한다. 이 지도를 이용함으로써 해상풍력발전에 적합한 장소를 단기간에 선정한다. 이를 통해 해상풍력발전소 건설 기간이 단축되면서 비용 삭감으로 이어진다고 보고 있다.

해상풍력발전 분야뿐만 아니라 기상 관측이나 선박 감지 등 다양한 용도를 위해서 SAMRAI의 검증을 추진하고 있다. 현재, 항공기에 탑재해 실증실험 중이다. 26년에 SAMRAI를 탑재한 인공위성을 실증기로 발사할 예정이다.

-- 마이크로파로 정밀하게 계측 --
SAMRAI에서는 풍속이나 풍향을 계측할 때 마이크로파를 이용한다. 마이크로파를 해상에 조사(照射)하면 바람에 의해 생긴 파도 때문에 산란된다. 이 산란한 마이크로파를 분석함으로써 해상의 풍속 등을 추정할 수 있다.

SAMRAI에서 이용하는 마이크로파 주파수대는 1G~40GHz로 넓다. 아울러 산란한 마이크로파를 27MHz 마다 촘촘한 간격으로 관측할 수 있는 안테나를 탑재한다. 광대역에 고분해능으로 함으로써, 레이더 신호와 같은 잡음 성분을 분리하기 쉽게 하여 고정밀도 계측을 가능하게 했다.

LiDAR(레이저 레이더)를 이용하면 풍황을 고정밀도로 계측할 수 있다. 다만 광역 계측이 어렵다. SAMRAI라면 면으로 계측할 수 있어 넓은 범위에서 앞바다의 풍황 데이터를 취득할 수 있다.

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