□ 태양에너지 자원지도73)
한국에너지기술연구원에서는 전국 16개 지점의 일사량 관측자료를 토대로 총 53종의 태양에너지 자원지도 주제도를 생성하고 있다. 1982년부터 전국 16개 지점에서 관측한 수평면 전일사량(GHI, Global Horizontal Irradiance)과 법선면 직달일사량(DHI, Direct Normal Irradiance)으로 일일 누적 일사량을 산출하고 이를 시간 규모에 따라 연평균, 계절 평균, 월 평균으로 변환한 후 공간 보간법을 적용하여 공간분포를 계산한다. 태양광 발전(PV) 시스템은 직달일사, 산란일사를
73) 한국에너지기술연구원, 신재생에너지 자원지도 3.0 - 표준화 및 예보기술 개발, 2016
모두 고려한 수평면 전일사량을 활용하며 집광형 태양열 발전시스템에서는 직달일사만을 고려하는 등의 방식으로 태양광 발전 설비 효율을 고려하여 태양에너지 발전량을 예측한다.
태양광 PV 발전시스템의 최적 운영을 위한 최적 경사각과 최적 경사면을 제공하며, 태양에너지의 시공간적인 변동성을 파악하기 위한 운량, 에어로졸 광학깊이, 구름물 광학깊이 정보 등을 태양에너지 주제도에 포함하고 있다.
출처: 한국에너지기술연구원, 신재생에너지 자원지도 출판물-태양에너지, 2019
[그림 50] 한국에너지기술연구원의 태양에너지 자원량 산정방법
□ 풍력에너지 자원지도74)
한국에너지기술연구원에서는 독자 개발한 수치해석기술과 국내·외 기관에서 제공하는 기상관측 재해석자료 데이터를 바탕으로 규모별 풍력자원지도를 생산하고 있다.
풍력자원지도는 전 지구 규모(50km 내외), 중규모(1km 정도), 수십~ 수백m 단위의 미규모로 구분하고, 전지구 규모 풍력자원지도는 미해양대기국의 국립환경예보센터(NCEP), 미항공우주국(NASA), 유럽중기예보센터(ECMWF)에서 생산한 자료를 활용하고 있다. 중규모는 중규모 수치기상예측모델(NWP), 재해석자료 또는 기상청(KMA)의 수치모델 대기장, 지형도, 토지피복도 등을 초기 및 경계자료로 사용하고 추가적으로 종관기상관측소(ASOS)와 자동기상관측소(AWS)의 지상 측정자료 및 QuikSCAT, ASCAT 위성 등 해상 측정자료를 반영하고 있으며, 검·보정을 위해서는 부이, 합성개구레이더(SAR, Synthetic Aperture Radar) 위성자료, 기상탑, 라이다 자료를 추가 활용함으로써 데이터 신뢰도를 향상하고 있다.
미규모는 재해석 자료나 중규모 NWP 모델의 바람장을 경계자료로 전산유동해석 모델링을 통해 표준 풍력터빈의 성능곡선, 단지배열, 후류손실 등을 고려한 풍력발전량을 산정한다.
74) 한국에너지기술연구원, 신재생에너지 자원지도 3.0 - 표준화 및 예보기술 개발, 2016
출처: 한국에너지기술연구원, 신재생에너지 자원지도 출판물-풍력에너지, 2019
[그림 51] 한국에너지기술연구원의 풍력에너지 산정방법
□ 부유식라이다75)
부유식 라이더는 일정 범위를 계류하며 지상 200m까지 10단계로 나눠 설정한 높이별 풍속·풍향을 측정하는 장비이다. 한국에너지기술연구원은 해상풍력단지 개발을 위한 풍력 자료 관측을 위해 부유식 라이다를 이용하여 기상탑 대비 관측 유효성 검증을 시행하였다.
75) 한국에너지기술연구원, 해상풍력단지 개발을 위한 부유식 라이다 검증, 2020
출처: Electric Power Journal, 해상풍력 타당성조사, ‘부유식 라이다’로 부담 던다, http://www.epj.co.kr/news/articleView.html?idxno=14073, 검색일(2022-04-20)
[그림 52] 에너지기술연구원 부유식 라이다
한국에너지기술연구원은 위성 자료의 일사량 자료를 기반으로 태양광에너지 이론적 자원량을 분석하였다.76) 1996년부터 2019년까지 위성 자료에서 제공하는 일사량 자료를 기반으로 한반도 지역의 태양광에너지 이론적 자원량을 데이터베이스화하여, 태양광발전 가능성을 판단하였다. 태양광에너지의 이론적 잠재량은 1996년부터 2019년까지 시간이 지날수록 증가하였으며, 영남지역이 호남지역보다 잠재량이 큰 것으로 나타났고, 강원도 지역은 지형 효과로 인해 효율이 낮게 나타났다.
국가 태양광 자원량 지도를 이용하여 발전단지 설계 및 국내 신재생에너지 보급계획 수립 기반자료로 활용 가능하며 위성 자료는 10분 간격으로 한반도 전체에 일사량 정보를 제공하므로 해당 자료를 이용하여 태양광발전 가능성 분석이 가능하며, 2018년 발사된 Geo-KOMPSAT-2A를 활용한 고해상도 자료를 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
76) Kim, C.K.et al “Solar Resource Potentials and Annual Capacity Factor Based on the Korean Solar Irradiance Datasets Derived by the Satellite Imagery from 1996 to 2019.” Remote Sensing, 13, 3422, 2021
출처: KMI, 기상정보 활용 신재생 에너지 연구 동향 분석, 2021
[그림 53] 1996-2019년 한반도 연별 일사량 추세
출처: KMI, 기상정보 활용 신재생 에너지 연구 동향 분석, 2021
[그림 54] 위성자료의 연평균 태양 에너지
(a): GMS-5, (b): GOES-9, (c): MTSAT-1R/2, (d): COMS
또한, 신재생에너지 자원지도 및 자원지도 분석 시스템77)을 통해 원하는 지점의 자원정보의 세부 측정 데이터를 제공 중이다.
77) 신재생에너지 데이터센터 홈페이지,
https://kier-solar.org/user/main.do;jsessionid=7F17A100113AAEE32592C05ED6B35DAD, 검색일(2022-04-20)
지도명 범위 평균 지도명 범위 평균 법선면
직달일사량(전일) 국내(대한민국) 월평균 수평면 전일사량 국외(동아시아) 계절평균 법선면
직달일사량(전일) 국내(대한민국) 계절평균 수평면 전일사량 국내(한반도) 월평균 법선면
직달일사량(전일) 국내(대한민국) 연평균 수평면 전일사량 국내(한반도) -법선면
직달일사량(청명일) 국내(대한민국) 월평균 수평면 전일사량 국내(한반도) 계절평균 법선면
직달일사량(청명일) 국내(대한민국) 계절평균 수평면 전일사량 국내(대한민국) 계절평균 법선면
직달일사량(청명일) 국내(대한민국) - 수평면 전일사량 국내(대한민국) 연평균 수직면 일사량(남향) 국내(대한민국) 월평균 수평면 직달일사량 국내(대한민국) 월평균 수직면 일사량(남향) 국내(대한민국) 계절평균 수평면 직달일사량 국내(대한민국) -수직면 일사량(남향) 국내(대한민국) - 수평면 직달일사량 국내(대한민국) 연평균
수평면 산란일사량 국내(대한민국) 월평균 천리안위성 법선면
직달 일사량 국내(대한민국) -수평면 산란일사량 국내(대한민국) 계절평균 천리안위성 수평면
전일사량 국내(대한민국)
-수평면 산란일사량 국내(대한민국) 연평균 최적경사면(남동남서
향) 일사량 국내(대한민국) 연평균 수평면 전일사량 국외(동북아시
아) 월평균 최적경사면(남향)
일사량 국내(대한민국) 연평균
수평면 전일사량 국외(동북아시
아) - 최적경사면(동서향)
일사량 국내(대한민국) 연평균
수평면 전일사량 국외(동북아시
아) 계절평균 최적경사면(북동북서
향) 일사량 국내(대한민국) 연평균 수평면 전일사량 국외(동아시아) 월평균 최적경사면(북향)
일사량 국내(대한민국) 연평균
수평면 전일사량 국외(동아시아)
-출처: 신재생에너지 데이터센터 홈페이지, https://kier-solar.org/user/map/map_gallery.do, 검색일(2022-04-20)
<표 19> 한국에너지기술연구원 신재생에너지 자원지도(태양광)
지도명 범위 지도명 범위 바람등급_120m 국내(한반도) 위성 CMOD-IF2 해풍 국내(소해역)
바람등급_120m 국내(대한민국) 풍력밀도_120m 국내(한반도)
바람등급_40m 국내(한반도) 풍력밀도_120m 국내(대한민국)
바람등급_40m 국내(대한민국) 풍력밀도_40m 국내(한반도)
바람등급_80m 국내(한반도) 풍력밀도_40m 국내(대한민국)
바람등급_80m 국내(대한민국) 풍력밀도_80m 국내(한반도)
와이블등급계수_120m 국내(한반도) 풍력밀도_80m 국내(대한민국) 와이블등급계수_120m 국내(대한민국) 풍력밀도_CFSR_50m 국외(전지구)
와이블등급계수_40m 국내(한반도) 풍력밀도_ERA-Interim_50m 국외(전지구) 와이블등급계수_40m 국내(대한민국) 풍력밀도_MERRA_50m 국외(전지구)
와이블등급계수_80m 국내(한반도) 풍속_120m 국내(한반도)
와이블등급계수_80m 국내(대한민국) 풍속_120m 국내(대한민국)
와이블등급계수_CFSR_50m 국외(전지구) 풍속_40m 국내(한반도) 와이블등급계수_ERA-Interi
m_50m 국외(전지구) 풍속_40m 국내(대한민국)
와이블등급계수_MERRA_50
m 국외(전지구) 풍속_80m 국내(한반도)
와이블형상계수_120m 국내(한반도) 풍속_80m 국내(대한민국)
와이블형상계수_120m 국내(대한민국) 풍속_CFSR_50m 국외(전지구) 와이블형상계수_40m 국내(한반도) 풍속_ERA-Interim_50m 국외(전지구) 와이블형상계수_40m 국내(대한민국) 풍속_MERRA_50m 국외(전지구)
와이블형상계수_80m 국내(한반도) 풍향_120m 국내(한반도)
와이블형상계수_80m 국내(대한민국) 풍향_120m 국내(대한민국)
와이블형상계수_CFSR_80m 국외(전지구) 풍향_40m 국내(한반도) 와이블형상계수_ERA-Interi
m_50m 국외(전지구) 풍향_40m 국내(대한민국)
와이블형상계수_MERRA_50
m 국외(전지구) 풍향_80m 국내(한반도)
위성 CMOD4 해풍 국내(소해역) 풍향_80m 국내(대한민국)
위성 CMOD5 해풍 국내(소해역)
<표 20> 한국에너지기술연구원 신재생에너지 자원지도(풍력)