KR101316576B1 - 풍력발전소 적지 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력발전소 적지 분석 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 풍력발전소 적지 분석 시스템은 각각 풍력발전소 적지 분석을 위한 GIS(geographic information system) 기반의 입지 데이터들을 각각 제공하는 복수개의 입지 데이터 제공 장치와, 상기 복수개의 입지 데이터 제공 장치로부터 상기 복수개의 입지 데이터를 수신하면, 상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키고, 입지선정 요인별로 분류하고, 그런 다음 입지 데이터의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여하며, 최종적으로 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 풍력발전소 적지 분석 장치를 포함한다.

Description

풍력발전소 적지 분석 시스템 및 방법{Site Analysis System and Method for Wind Power}
본 발명은 풍력발전소 적지 분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.
세계적으로 신·재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 신·재생에너지 중 풍력발전은 낮은 생산단가와 높은 기술성숙도로 신·재생에너지의 핵심으로 떠오르고 있다. 세계의 신·재생에너지 활용에 대한 흐름에 발맞춰 우리나라 정부는 신·재생에너지 보급률을 2008년 2.49%에서 2030년 11%로 확대하겠다는 계획을 발표했으며, 이에 따라 풍력발전 생산 에너지양 역시 2030년에는 2008년에 비해 약 40배 확대될 것으로 예상된다.
이처럼 국가적인 차원에서 풍력발전 보급이 촉진됨에 따라 풍력발전기 또한 증설될 것으로 보이나, 우리나라에는 풍력발전소 입지선정에 대해 정해진 매뉴얼이 없으며, 입지선정에 대한 연구도 부족한 상황이다.
최근 들어 풍력발전의 효율성에 대해 이의를 제기하는 사람들이 등장하고 있다. 이것은 풍력발전기의 용량에 비해 실제 생산되는 전력량이 적기 때문이다. 실제로 강원도를 제외한 많은 지역에서 풍력발전기의 설비이용률이 낮게 나타나고 있다. 이것은 우리나라 풍력발전기가 풍력자원이 풍부한 곳에 제대로 설치되고 있지 못하거나 유지·보수가 제대로 이루어지지 못하고 있음을 반영한다. 특히 우리나라는 복잡지형을 가지고 있으므로 풍력발전소 입지선정 시 더욱 신중한 선택이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 입지선정 시 고려해야 할 많은 요인들을 고려함으로써 실질적인 풍력발전소 적지를 용이하게 알 수 있도록 한 풍력발전소 적지 분석 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전소 적지 분석 시스템은 각각 풍력발전소 적지 분석을 위한 GIS(geographic information system) 기반의 입지 데이터들을 각각 제공하는 복수개의 입지 데이터 제공 장치와, 상기 복수개의 입지 데이터 제공 장치로부터 상기 복수개의 입지 데이터를 수신하면, 상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키고, 입지선정 요인별 분류하고, 그런 다음 입지 데이터의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여하며, 최종적으로 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 풍력발전소 적지 분석 장치를 포함한다.
상기 입지선정 요인은 풍력발전기에 큰 영향을 미치나 인간이 바꾸기 어려운 자연적 요인, 환경적인 면에서 보호되어야 하거나 법적으로 제한되어져 있는 지역을 고려하기 위한 환경보호 요인, 풍력발전소와 인간의 상호작용을 고려하기 위한 인간피해 요인 및 풍력발전소를 세우는 기업들에게 있어 중요하게 고려되어지는 경제적 요인을 포함할 수 있다.
상기 풍력발전소 적지 분석 장치는 상기 복수개의 입지 데이터들의 좌표체계를 미리 결정된 좌표체계로 통일하고 상기 GIS 기반 데이터의 셀 사이즈를 통일함으로써 상기 복수개의 입지 데이터의 규격을 일치시키는 입지 데이터 규격 일치부와, 상기 복수개의 입지 데이터들을 입지선정 요인별로 분류하는 입지선정 요인 분류부와, 상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여하는 등급 결정부와, 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 중첩 분석 데이터 생성부를 포함할 수 있다.
상기 미리 결정된 좌표체계는 TM(Transverse Mercator) 좌표체계이며, 상기 셀 사이즈는 100mx100m로 통일될 수 있다.
상기 입지선정 요인 분류부는 상기 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인별로 분류할 수 있다.
상기 등급 결정부는 상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 매우적합, 보통 및 미흡을 나타내는 총 3등급으로 결정하고, 각 등급에 대해 각각 5, 3, 1의 점수를 부여할 수 있다.
상기 풍력발전소 적지 분석 장치는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법에 따라 입지선정 요인별 가중치를 결정하여 상기 입지선정 요인별 가중치 정보를 제공하는 요인별 가중치 제공부를 포함할 수 있다.
상기 풍력발전소 적지 분석 장치는 사용자가 상기 입지선정 요인별 가중치를 설정할 수 있도록 한 사용자 입력부와, 상기 중첩 분석 데이터를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 요인별 가중치 제공부는 상기 각 입지선정 요인에 포함된 세부 항목들에 대한 가중치 정보를 제공하며, 상기 중첩 분석 데이터 생성부는, 상기 입지 데이터들의 상기 등급 결정에 따른 점수에 상기 각 입지선정 요인의 상기 세부 항목들의 가중치를 부여함으로써 상기 중첩 분석 데이터를 각 입지선정 요인별로 생성하고, 상기 각 입지선정 요인별로 생성된 중첩 분석 데이터들에 대해 상기 입지선정 요인별 가중치를 부여함으로써 최종 중첩 분석 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전소 적지 분석 방법은 각각 풍력발전소 적지 분석을 위한 GIS(geographic information system) 기반의 입지 데이터들을 각각 제공하는 단계와, 상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키는 단계와, 상기 복수개의 입지 데이터들을 입지선정 요인별로 분류하는 단계와, 상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 결정하는 단계와, 입지선정 요인별 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
풍력발전기의 경우 한 번 세워지면 장소이동이 거의 불가능하다. 따라서, 풍력발전소의 경우 입지선정이 매우 중요함에도 불구하고 우리나라에서는 풍력발전소 입지선정에 대한 연구가 많이 이뤄지고 있지 않다.
본 발명에 따르면, 풍력발전소의 입지를 선정하는데 고려해야 할 다양한 요인들을 각각 따로 고려해야 하는 번거로움 없이 AHP와 GIS를 이용하여 동시에 고려할 수 있다. 또한 적지로 도출된 지역의 분포를 바로 확인할 수 있으며 장소의 특징을 파악하기가 용이하다.
또한, 본 발명에 따르면, 일련의 연구과정을 모델로 구축하여 시대와 상황에 따라 변하는 가중치와 기준을 쉽게 적용할 수 있어 빠르고 효율적인 분석이 가능하다. 또한, 본 발명의 절차를 통해 좀 더 과학적이고 효율적인 입지선정이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전소 적지 분석 시스템의 블록 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전소 입지선정을 위한 요인들의 계층 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 풍력 발전소 입지선정 요인들의 항목들에 대한 가중치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 자연적 요인의 입지 데이터에 대한 등급을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 환경보호 요인의 입지 데이터에 대한 등급을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 인간피해 요인의 입지 데이터에 대한 등급을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 경제적 요인의 입지 데이터에 대한 등급을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 자연적 요인에 대한 중첩 분석 데이터를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 환경보호 요인에 대한 중첩 분석 데이터를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 4가지 요인의 중첩 분석 데이터를 중첩한 최종적인 중첩 분석 데이터를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전소 적지 분석 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구성과 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전소 적지 분석 시스템의 블록 구성도를 나타낸 도면이다.
풍력발전소 적지 분석 시스템은 복수개의 입지 데이터 제공 장치들(110 내지 130) 및 풍력발전소 적지 분석 장치(200)를 포함한다.
복수개의 입지 데이터 제공 장치들(110 내지 130)은 복수개의 입지 데이터를 풍력발전소 적지 분석 장치(200)에 제공할 수 있다. 복수개의 입지 데이터 제공 장치들(110 내지 130)은 기상청, NASA(National Aeronautics and Space Administration) 위성, WAMIS(Water Management Information System), 산림청, 환경부, 국립공원 관리공단, 행정안정부 등과 같이 다양한 곳에 각각 위치할 수 있다. 예컨대, 바람자원 분석을 위해 필요한 데이터는 기상청에서 2009년에 제작한 1km×1km해상도의 바람자원지도를 이용할 수 있다. 지형요인에 속해있는 골짜기 각도와 능선까지의 거리를 분석하기 위해 DEM과 Watershed(분수계) 자료를 이용할 수 있다. 골짜기 각도를 분석하기 위한 DEM데이터는 NASA의 SRTM30 위성자료를 이용할 수 있으며, 능선의 경우 분수계 데이터는 WAMIS(수자원관리정보시스템)의 ‘수자원단위지도’를 이용할 수 있다. 이는 능선이 분수계 역할을 한다고 판단하기 때문이다. 산림밀도 데이터는 산림청의 ‘임상도’안에 있는 다양한 정보 중‘밀도’정보를 참고할 수 있다. 풍력발전소 적지 분석을 위해, 이러한 다양한 입지 데이터들이 이용될 수 있다.
여기에서 입지 데이터는 본 발명에 따라 풍력발전소 적지를 결정하는데 사용될 수 있는 모든 데이터를 포함하며, 전술한 예들에 한정되지 않는다. 또한, 입지 데이터는 본 발명에서 풍력발전소 입지가 결정되지 않은 상태에서 풍력발전소 입지를 분석하기 위해 획득되는 모든 비가공 데이터(raw data)를 의미한다.
풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 복수개의 입지 데이터 제공 장치들(110 내지 130), 즉, 제1 입지 데이터 제공 장치(110) 내지 제N 입지 데이터 제공 장치(130)로부터 복수개의 입지 데이터를 제공받는다. 풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 복수개의 입지 데이터를 수신하면 복수개의 입지 데이터에 기초하여 풍력발전소 적지 분석을 위한 중첩 분석 데이터를 생성한다. 구체적으로, 풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키고, 입지선정 요인별로 분류한다. 그런 다음, 풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 입지 데이터의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여한다. 최종적으로 풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성한다.
이러한 동작을 위해, 풍력발전소 적지 분석 장치(200)는 입지 데이터 규격 일치부(210), 입지선정 요인 분류부(220), 등급 결정부(230), 사용자 입력부(240), 요인별 가중치 제공부(250), 중첩 분석 데이터 생성부(260) 및 디스플레이부(270)를 포함한다.
입지 데이터 규격 일치부(210)는 복수개의 입지 데이터들을 수신한다. 복수개의 입지 데이터들은 일반적으로 지도 관련 데이터 즉, GIS(geographic information system) 기반의 데이터로서, 그 좌표체계나 셀 사이즈가 다르다. 입지 데이터 규격 일치부(210)는 중첩분석을 실시하기 위해서 좌표체계와 셀 사이즈를 통일시킨다. 본 발명에서는 복수개의 입지 데이터들의 좌표체계를 미리 결정된 좌표계 예컨대, 중부원점을 가진 TM(Transverse Mercator) 좌표체계로 통일하고 GIS 기반 데이터의 셀 사이즈는 100m×100m으로 통일함으로써 입지 데이터의 규격을 일치시킨다. 입지 데이터 규격 일치부(210)는 규격 일치된 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인 분류부(220)에 제공한다.
입지선정 요인 분류부(220)는 입력된 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인별로 분류한다. 본 발명에서는 위에서 도출된 풍력발전소 입지선정 시 고려해야 할 요소를 도 2와 같이 분류하였다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전소 입지선정을 위한 요인들의 계층 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 풍력발전소 입지선정이라는 목표(Level 1)를 바탕으로 크게 풍력발전기에 큰 영향을 미치나 인간이 바꾸기 어려운 자연적 요인, 환경적인 면에서 보호되어야 하거나 법적으로 제한되어져 있는 지역을 고려하기 위한 환경보호 요인, 풍력발전소와 인간의 상호작용을 고려하기 위한 인간피해 요인 그리고 풍력발전소를 세우는 기업들에게 있어 중요하게 고려되어지는 경제적 요인으로 분류(Level 2)하였다. 또한 각 분류 항목에 대하여 세부항목(Level 3)들을 분류하였는데 자연적 요인은 바람자원, 지형, 산림밀도로 분류하였고, 환경보호 요인은 토지이용, 보존지역, 국립공원, 백두대간 보호지역으로 분류하였고, 인간피해요인은 소음, 그림자로, 경제적 요인은 송전선로, 접근도로로 분류하였다.
자연적 요인은 주로 자연적 조건들과 관계 있는 것으로 바람자원, 지형, 산림 밀도와 같이 사람의 힘으로 변화시키기 어려운 항목들이 속해있다. 구체적으로, 바람자원은 풍속보다는 실제 풍력발전기가 생산해내는 에너지양을 가지고 풍력자원을 평가하는 것이 더 실질이므로, 본 발명에서는 풍력자원을 평가하기 위한 지표로써 풍력밀도를 이용한다. 지형은 바람의 흐름에 영향을 미치는 지형요인을 고려하고자 하는 것으로 본 발명에서는 지형 요인으로써 골짜기 각도와 능선까지의 거리를 고려한다. 골짜기 각도가 크게 되면 돌풍 또는 난류가 생성될 확률이 높아 바람의 질이 떨어지게 되므로 입지선정 시 고려해야 할 요소이며, 능선까지의 거리는 주로 능선이 바람의 방해요소가 적으므로 강원도 같은 산악지형에서는 특히 고려되어야 할 요소이다. 골짜기 각도가 작고 능선으로부터 가까울수록 풍력발전 하기에 좋다고 할 수 있다. 산림밀도는 풍력발전기 주변에 숲이 우거져 있으면 바람의 흐름에 방해가 된다는 전제아래 고려되는 요인이다. 바람은 지표면 거칠기에 큰 영향을 받기 때문이다.
환경보호 요인은 풍력발전기를 설치 시 어느 정도의 환경 파괴는 불가피하므로 고려된다. 예를 들어 풍력발전기를 세우려는 곳에 있는 나무들을 베어야 하며, 풍력발전소를 세우는 데 필요한 물자들을 나르려면 도로도 만들어져야 한다. 이런 면에서 풍력발전소를 세우는 데 있어 환경보호 요인은 반드시 고려되어야 할 요소이다. 환경보호 요인의 항목 중 토지이용은 농지나 잔디가 있는 지역을 선택함으로써 위에서 언급한 환경 파괴를 줄이기 위함이다. 보존지역은 국가적으로 보호가치가 있다고 판단되는 지역을 보호하기 위하여 고려되는 항목이다. 국립공원은 우리나라의 자연생태계나 자연 및 문화경관을 대표하는 지역으로서 풍력발전소가 설치되지 않지 않도록 하기 위하여 고려되는 요인이다. 백두대간 보호지역은 백두대간 중 특별히 보호할 필요가 있다고 인정되는 지역을 보호하기 위해 고려되는 항목이다.
인간피해 요인은 사람들을 위해서 혹은 사람들에 의해서 풍력발전소가 위치하기 힘든 항목들을 포함하고 있다. 본 발명에서는 인간피해 요인으로 풍력발전기에 의해 발생할 수 있는 소음과 그림자를 고려한다. 소음은 풍력발전기의 소음문제가 대두되고 있으므로 주거지로부터 일정 거리를 유지하기 위하여 고려된 항목이다. 또한, 그림자도 풍력발전기가 돌아가면서 만들어내는 주기적인 그림자가 사람들이 사는 곳에 드리우게 되면 신경을 쓰이게 하고 스트레스를 줄 수 있으므로 고려된 항목이다.
경제적 요인은 풍력발전이 경제적 효용성을 갖추어야 할 필요가 있으므로 고려된다. 송전선로는 풍력발전기에서 생산되는 전력이 사용되기 위해서는 전력망과 연결되어야 하므로 고려된 항목으로서 기존 변전소로부터의 이격 거리를 나타낸다. 접근도로는 풍력발전소를 지으려면 풍력발전기를 나르기 위한 이동도로가 필요하게 되므로 고려된 항목이다.
입지선정 요인 분류부(220)는 복수개의 입지 데이터를 전술한 바와 같은, 자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인, 경제적 요인을 포함하는 복수개 입지선정 요인에 대해 계층적으로 분류한다. 입지선정 요인 분류부(220)는 분류한 입지선정 요인별 입지 데이터를 등급 결정부(230)에 제공한다.
한편, 요인별 가중치 제공부(250)는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법에 따라 각 요인별 가중치를 결정하여 입지모델 생성부(260)에 제공한다.
다기준 의사결정 방법 중의 하나인 AHP는 1970년 대 초 펜실베니아 대학의 Thomas Saaty교수가 개발한 방법이다. 가장 기본적인 AHP 계층구조는 최상위 계층에 목표를 두고, 그 밑에 평가기준이 되는 평가요소들을, 최하위 계층에는 보다 상세하고 구체적인 요소들을 두는 형태이다(Bryson, 1996).
AHP를 이용하여 결정된 풍력발전소 입지선정 시 고려해야 할 요소들의 중요도는 예컨대, 자연적 요인이 0.65(65%), 경제적 요인은 0.19(19%), 환경보호 요인이 0.11(11%), 그리고, 인간피해 요인이 0.05(5%)로 결정된다.
이러한 요인별 중요도, 즉 가중치는 풍력발전 전문가 또는 제조회사 관계자 또는 운영자로부터 설문조사 한 것을 토대로 AHP기법을 적용하여 결정된 것이다. AHP 기법에 따라 가중치를 산출해주는 프로그램으로, 상표명 Expert Choice 2000이 있다. 상기 요인별 중요도에서, 경제적 요인이 환경보호 요인보다 중요도가 높게 도출된 것은 풍력발전소를 운영하는 시·도나 기업이 경제적인 것으로부터 자유로울 수 없는 것을 보여주는 것으로, 자연적 요인이 좋더라도 경제적인 면에서 비용이 너무 많이 들 경우 풍력발전소 입지에 어려움이 있을 수 있다는 것을 보여준다. 인간피해 요인이 낮은 비율로 나타난 것은 소음이나 그림자의 경우 일정거리 이상 떨어지면 해결이 가능한 요인이며, 소음의 경우 기술발달로 빠른 시일 내에 해결이 가능할 것으로 예상되기 때문이다.
또한, 요인별 가중치 제공부(250)는 각 입지선정 요인의 항목들에 대해서도 가중치 정보를 가지고 있다. 구체적으로, AHP기법에 따라 도출된 Level 3의 항목별 중요도는 도 3과 같다. 도 3을 참조하면, 자연적 요인에서는 바람자원, 지형, 산림밀도 순으로 중요도가 높은 것으로 나타났다. 즉, 바람자원(68%)이 가장 높은 중요도를 보였으며 다음으로 능선까지의 거리(16%), 골짜기 각도(9%), 산림밀도(7%)가 차례대로 높게 나타났다. 다른 요인들에 비해서 바람자원이 상대적으로 높은 중요도를 나타냈는데, 풍력발전소를 짓는데 가장 기본이 되는 것이 바람자원이기 때문으로 보인다. 환경보호 요인에서는 토지이용, 국립공원, 백두대간 보호지역, 보존지역 순으로 중요도가 높게 나타났다.
환경보호 요인에서는 토지이용(41%)이 가장 중요도가 높았고, 국립공원(27%)과 백두대간 보호지역(22%)이 비슷한 비율로 높게 나타났으며, 보존지역(10%)이 가장 낮은 중요도를 가진 것으로 나타났다. 토지이용이 다른 요인들에 비해서 상대적으로 중요도가 높게 도출된 것은 풍력발전기를 세우기에 적절한 지역이 기존에 이미 밭으로 이용되거나 초원으로 이용되고 있을 경우, 환경적인 훼손이 최소로 이루어질 수 있고 허가를 받기에 쉽기 때문이다. 국립공원이 그 다음의 중요도를 보이는 것은 현재 국립공원에는 풍력발전기 설치가 금지되어 있기 때문에, 바람자원이 좋더라도 풍력발전기를 세우기 어려우므로 국립공원이 중요하게 고려되어야 하는 것이다. 백두대간 보호지역 역시 국립공원처럼 생물다양성이 풍부하고 뛰어난 자연적 가치를 지닌 곳으로 보호되어야 할 지역이나, 풍력발전소에 대하여 제한적 허가가 이루어지고 있으므로 국립공원에 비하여 낮은 중요도가 나타난 것으로 보인다. 보전지역의 경우 국가적으로 보호가치가 있다고 판단되는 지역을 보호하고자 하는 것으로, 자연환경보전법에 의거하여 전 국토를 1등급에서 3등급까지 구분한 생태자연도를 통해 보전가치가 높은 지역을 가능한 보전하고자 하는 것이다. 그러나 등급에 따른 어떠한 법적인 제한이나 금지는 이루어지고 있지 않으므로 중요도가 낮게 나타났다.
인간피해 요인에서는 소음(50%)과 그림자(50%)가 같은 중요성을 가진 것으로 나타났다. 이것은 두 요인 다 주민들에게 부정적 영향을 미치는 요인으로써 중요하게 고려되어야 하기 때문으로 보인다. 마지막으로 경제적 요인에서는 송전선로(62%)가 접근도로(38%)에 비해 상대적으로 더 중요한 것으로 나타났다. 이것은 풍력발전소가 전기를 생산하는 곳이므로 전력적인 면에서 손실을 적게 하는 것이 중요하고, 이에 따라 전기를 운반하는 송전선로가 더 중요하게 고려되는 것으로 보인다.
이와 같이, 요인별 가중치 제공부(250)는 입지선정 요인별 가중치 정보를 가지고 있으며, 입지선정 요인별 가중치 정보를 중첩 분석 데이터 생성부(260)에 제공한다. 이러한 가중치는 시대와 상황에 따라 변화 가능하므로, 입지분석 모델 생성 장치(200)는 사용자가 가중치를 설정할 수 있도록 한 사용자 입력부(240)를 포함한다. 사용자 입력부(240)를 통해 사용자는 풍력발전소 입지선정 요인들에 대하여 가중치를 변경할 수 있다.
한편, 등급 결정부(230)는 입지선정 요인별로 입지 데이터에 대한 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여한다. 각각의 입지 데이터들에 기초하여 중첩분석을 실시하기 위해서는 적절성 등급을 마련하고 각 요인별로 등급에 부합하는 분류기준을 만들 필요가 있다. 본 발명에서는 적절성 등급을 총 3등급(매우적합, 보통, 미흡)으로 구분하여 점수를 부여한다. 각 요인별로 풍력발전소를 세우기에 가장 좋은 조건을 ‘매우적합’으로, 가장 좋은 조건은 아니나 어느 정도 조정을 통해 풍력발전소 입지가 가능한 것으로 보이는 조건을 ‘보통’으로, 풍력발전기를 세우기에 부적절하거나 부정적 영향이 예상되는 조건을 ‘미흡’으로 구분하고, ‘매우적합’에는 5점, ‘보통’에는 3점, ‘미흡’에는 1점을 부여하기로 하였다. ‘미흡’의 조건이 안 좋음에도 1점을 부여하는 것은 현재로서는 좋지 않은 조건이나, 향후 기술발달이나 문제해결로 풍력발전소의 입지가 가능해질 수도 있기 때문이다.
본 발명에서 각 등급에 1, 3, 5점을 부여한 것은 등급이 여러 개로 구분되어 있을 경우 1점 차만으로도 분석결과가 세분화되어 나올 수 있지만, 등급개수가 적을 경우 1점 차만으로 점수를 부여하게 되면 분석결과가 넓은 범위에 퍼져 나와 적지 도출이 어려울 수 있기 때문이다. 실제로 1, 2, 3점을 부여하면 너무 넓은 범위의 지역(1,045.13㎢)이 적지로 도출되어 그 의미를 부여하기가 어려웠다. 그러나 1, 3, 5점으로 점수를 부여한 결과 점수가 높은 지역과 낮은 지역의 점수 차가 나게 됨으로써 상대적으로 적은 지역(30.36㎢)이 적지로 도출되었다.
구체적으로, 등급 결정부(230)는 자연적 요인에 대해 도 4에 나타난 바와 같이 입지 데이터의 등급을 결정한다.
등급 결정부(230)는 환경보호 요인에 대해 도 5에 나타난 바와 같이 입지 데이터의 등급을 결정한다. 또한, 등급 결정부(230)는 인간피해 요인에 대해 도 6에 나타난 바와 같이 입지 데이터의 등급을 결정하고 경제적 요인에 대해 도 7에 나타난 바와 같이 입지 데이터의 등급을 결정한다. 등급 결정부(230)는 입지 데이터들에 대한 등급을 결정하면 입지 데이터 등급 정보를 중첩 분석 데이터 생성부(260)에 제공한다.
중첩 분석 데이터 생성부(260)는 각각의 입지선정 요인별로 중첩 분석 데이터를 생성한 후, 각각의 입지선정 요인별 중첩 데이터를 중첩하여 최종적인 중첩 분석 데이터를 생성한다.
구체적으로, 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 각각의 입지선정 요인들 즉, 자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인 및 경제적 요인에 대한 중첩 분석 데이터를 생성할 수 있다. 그리고 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 각 입지 선정 요인들에 대한 중첩 분석 데이터들을 통합하여 최종 중첩 분석 데이터를 생성할 수 있다.
예컨대, 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 자연적 요인의 각 하부 항목에 대해 입지 데이터의 등급에 따른 점수에 요인별 가중치 제공부(250)로부터 제공된 가중치를 부여하여 도 8와 같이, 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성한다. 도 8을 참조하면, 자연적 요인의 입지 데이터의 점수에 풍력밀도에 68%, 골짜기 각도에 9%, 능선까지의 거리에 16%, 산림밀도에 7%의 가중치를 부여함으로써 생성된 중첩 분석 데이터가 도시되어 있다. 풍력밀도에 가장 큰 가중치가 주어지다 보니 입력 래스터 4개 중 풍력밀도와 가장 비슷한 분포를 보여주고 있다. 도 8을 통해서 4점, 5점과 같이 높은 점수를 받은 지역이 대부분 태백산맥 줄기를 따라 나타나고 있는 것을 볼 수 있다. 3점 지역 역시 4점과 5점 지역을 둘러싸고 나타나고 있다.
각 요소 별 등급별 면적과 네 요소를 가중치에 따라 결합하여 도출된 자연적 요인의 점수별 면적을 알 수 있다. 풍력밀도와 골짜기 각도에서 5점을 받은 면적이 능선까지의 거리와 산림밀도에서 5점을 받은 면적보다 많음을 확인할 수 있다. 4요소를 결합한 결과인 자연적 요인의 점수 별 면적을 보면 5점을 받은 면적은 42.36㎢로 적은 편이지만, 4점을 받은 지역은 1,041.73㎢이나 된다. 보통(3점)이상을 받은 면적이 총 1,914.66㎢로 비교적 많은 면적이 자연적 요인을 만족하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 환경보호 요인의 각 하부 요인에 대해 입지 데이터의 등급에 따른 점수에 요인별 가중치 제공부(250)로부터 제공된 가중치를 부여하여 도 9와 같이, 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성한다. 도 9를 참조하면, 환경보호 요인의 입지 데이터의 점수에 토지이용에 41%, 보존지역에 10%, 국립공원에 27%, 백두대간 보호지역에 22%의 가중치를 부여함으로써 생성된 중첩 분석 데이터가 도시되어 있다. 대부분의 지역이 3점으로 나타나고 있으며, 4점과 5점 지역은 부분적으로 적게 나타나고 있다. 환경보호 요인에서 낮은 점수를 받은 곳은 국립공원과 백두대간 보호지역이 위치하고 있는 곳으로 주로 태백산맥 줄기를 따라 나타나고 있다. 자연적 요인에서 높은 점수를 받은 지역이 반대로 환경보호 요인에서는 낮은 점수를 받고 있어 풍력자원이 좋은 지역들이 환경적 가치가 높다는 것을 알 수 있다.
이러한 방식으로 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 인간피해 요인 및 경제적 요인의 각 하부 요인에 대해서도 입지 데이터의 등급에 따른 점수에 대해 요인별 가중치 제공부(250)로부터 제공된 가중치를 부여하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성한다.
그런 다음, 중첩 분석 데이터 생성부(260)는 4가지 요인의 중첩 분석 데이터에 대해 앞선 AHP 분석 결과에 따라 자연적 요인에 65%, 환경보호 요인에 11%, 인간피해 요인에 5%, 경제적 요인에 19%의 가중치를 주어 중첩하여 도 10에 도시된 바와 같은 최종적인 중첩 분석 데이터를 생성한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 4가지 요인의 중첩 분석 데이터를 중첩한 최종적인 중첩 분석 데이터를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 최종 중첩 분석 데이터의 4점과 5점 지역이 풍력밀도가 높은 지역이라는 것을 알 수 있는데 이를 통해 풍력발전소 입지선정 시 풍력밀도가 중요하다는 것을 알 수 있다. 그리고 4점과 5점 지역이 대부분 태백산맥 산지에 몰려있어 강원도에서 태백산맥이 풍력발전을 하기에 매우 유리한 지역임을 알 수 있다. 3점 지역이 주로 능선을 따라 분포하는 것을 통해서 능선 또한 풍력발전을 하기에 유리한 지역임을 알 수 있다. 이러한 최종적인 중첩 분석 데이터는 디스플레이부(270)에 제공되어 디스플레이부(270) 상에 표시된다.
이러한 풍력발전소 적지 분석 장치의 동작을 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전소 적지 분석 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 풍력발전소 적지 분석 장치는 먼저 단계 910에서 입지 데이터를 수신하는 지를 판단한다. 입지 데이터가 수신되면 풍력발전소 적지 분석 장치는 단계 920에서 입지 데이터의 규격을 일치시킨다. 입지 데이터들은 전술한 바와 같이, GIS데이터로서 그 좌표체계나 셀 사이즈가 다르기 때문에, 풍력발전소 적지 분석 장치는 복수개의 입지 데이터들의 좌표체계를 중부원점을 가진 TM(Transverse Mercator) 좌표계로 통일하고 셀 사이즈는 100m×100m로 통일함으로써 입지 데이터의 규격을 일치시킨다.
이어서, 풍력발전소 적지 분석 장치는 단계 930에서 입력된 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인별로 분류한다. 그에 따라, 입지 데이터는 크게 자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인 그리고 경제적 요인으로 분류(Level 2)하고, 세부적으로 다시 자연적 요인은 바람자원, 지형, 산림밀도로 분류하였고, 환경보호 요인은 토지이용, 보존지역, 국립공원, 백두대간 보호지역으로 분류하였고, 인간피해요인은 소음, 그림자로, 경제적 요인은 송전선로, 접근도로로 분류한다.
이어서, 풍력발전소 적지 분석 장치는 단계 940에서 입지 데이터의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여한다. 본 발명에서는 적절성 등급을 총 3등급(매우적합, 보통, 미흡)으로 구분하여 점수를 부여한다.
그런 다음, 풍력발전소 적지 분석 장치는 단계 950에서 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 중첩 분석 데이터를 생성한다. 구체적으로, 풍력발전소 적지 분석 장치는 자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인 및 경제적 요인의 각 하부 요인에 대해 입지 데이터의 등급에 따른 점수에 대해 요인별 가중치 제공부(250)로부터 제공된 가중치를 부여하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성한다. 그리고 풍력발전소 적지 분석 장치는 4가지 요인의 중첩 분석 데이터에 대해 앞선 AHP 분석 결과에 따라 자연적 요인에 65%, 환경보호 요인에 11%, 인간피해 요인에 5%, 경제적 요인에 19%의 가중치를 주어 중첩하여 도 10에 도시된 바와 같은 최종적인 중첩 분석 데이터를 생성한다. 풍력발전소 적지 분석 장치는 단계 960에서 최종적인 중첩 분석 데이터를 사용자에게 제공한다. 예컨대, 중첩 분석 데이터는 디스플레이부 상에 표시되어 사용자에게 제공될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 제1 입지 데이터 제공 장치
120: 제2 입지 데이터 제공 장치
130: 제N 입지 데이터 제공 장치
200: 풍력발전소 적지 분석 장치
210: 입지 데이터 규격 일치부
220: 입지선정 요인 분류부
230: 등급 결정부
240: 사용자 입력부
250: 요인별 가중치 제공부
260: 중첩 분석 데이터 생성부
270: 디스플레이부

Claims (18)

  1. 풍력발전소 적지 분석 시스템에 있어서,
    각각 풍력발전소 적지 분석을 위한 GIS(geographic information system) 기반의 입지 데이터들을 각각 제공하는 복수개의 입지 데이터 제공 장치와,
    상기 복수개의 입지 데이터 제공 장치로부터 상기 복수개의 입지 데이터를 수신하면, 상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키고, 입지선정 요인별로 분류하고, 그런 다음 입지 데이터의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여하며, 최종적으로 입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 풍력발전소 적지 분석 장치를 포함하며,
    상기 풍력발전소 적지 분석 장치는
    상기 복수개의 입지 데이터들의 좌표체계를 미리 결정된 좌표체계로 통일하고 상기 GIS 기반 데이터의 셀 사이즈를 통일함으로써 상기 복수개의 입지 데이터의 규격을 일치시키는 입지 데이터 규격 일치부와,
    상기 복수개의 입지 데이터들을 입지선정 요인별로 분류하는 입지선정 요인 분류부와,
    상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 결정하고 그에 따른 점수를 부여하는 등급 결정부와,
    입지선정 요인별로 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 중첩 분석 데이터 생성부와,
    AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법에 따라 각 입지선정 요인별 가중치를 결정하여 상기 입지선정 요인별 가중치 정보를 제공하는 요인별 가중치 제공부를 포함하며,
    상기 요인별 가중치 제공부는 상기 각 입지선정 요인에 포함된 세부 항목들에 대한 가중치 정보를 제공하며,
    상기 중첩 분석 데이터 생성부는, 상기 입지 데이터들의 상기 등급 결정에 따른 점수에 상기 각 입지선정 요인의 상기 세부 항목들의 가중치를 부여함으로써 상기 중첩 분석 데이터를 각 입지선정 요인별로 생성하고, 상기 각 입지선정 요인별로 생성된 중첩 분석 데이터들에 대해 상기 입지선정 요인별 가중치를 부여함으로써 최종 중첩 분석 데이터를 생성하는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입지선정 요인은,
    자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인 및 경제적 요인을 포함하는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 좌표체계는 TM(Transverse Mercator) 좌표체계이며, 상기 셀 사이즈는 100mx100m로 통일되는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 입지선정 요인 분류부는 상기 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인별로 분류하는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 등급 결정부는 상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 매우적합, 보통 및 미흡을 나타내는 총 3등급으로 결정하고, 각 등급에 대해 각각 5, 3, 1의 점수를 부여하는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 풍력발전소 적지 분석 장치는
    사용자가 상기 입지선정 요인별 가중치를 설정할 수 있도록 한 사용자 입력부와,
    상기 중첩 분석 데이터를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 풍력발전소 적지 분석 시스템.
  9. 삭제
  10. 풍력발전소 적지 분석 방법에 있어서,
    각각 풍력발전소 적지 분석을 위한 GIS(geographic information system) 기반의 입지 데이터들을 각각 제공하는 단계와,
    상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키는 단계와,
    상기 복수개의 입지 데이터들을 입지선정 요인별로 분류하는 단계와,
    상기 각 입지선정 요인에 포함된 세부 항목들에 대한 가중치 정보를 제공하는 단계와,
    입지선정 요인별 가중치를 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법에 따라 설정하는 단계와,
    상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 결정하는 단계와,
    상기 입지선정 요인별 가중치를 고려하여 지역들에 대한 입지 점수들이 나타나는 중첩 분석 데이터를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 입지 데이터들의 상기 등급 결정에 따른 점수에 상기 각 입지선정 요인의 상기 세부 항목들의 가중치를 부여함으로써 상기 중첩 분석 데이터를 각 입지선정 요인별로 생성하는 단계와,
    상기 각 입지선정 요인별로 생성된 중첩 분석 데이터들에 대해 상기 입지선정 요인별 가중치를 부여함으로써 최종 중첩 분석 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입지선정 요인은,
    자연적 요인, 환경보호 요인, 인간피해 요인, 및 경제적 요인을 포함하는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 복수개의 입지 데이터들의 규격을 일치시키는 단계는
    상기 복수개의 입지 데이터들의 좌표체계를 미리 결정된 좌표체계로 통일하는 단계와,
    상기 GIS 기반 데이터의 셀 사이즈를 통일함으로써 상기 복수개의 입지 데이터의 규격을 일치시키는 단계를 포함하는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 미리 결정된 좌표체계는 TM(Transverse Mercator) 좌표체계이며, 상기 셀 사이즈는 100mx100m로 통일되는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 분류 단계는 상기 복수개의 입지 데이터를 입지선정 요인별로 분류하는 단계인 풍력발전소 적지 분석 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 등급 결정 단계는
    상기 복수개의 입지 데이터들의 등급을 매우적합, 보통 및 미흡을 나타내는 총 3등급으로 결정하는 단계와,
    상기 각 등급에 대해 각각 5, 3, 1의 점수를 부여하는 단계를 포함하는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 중첩 분석 데이터를 표시하는 단계를 더 포함하는 풍력발전소 적지 분석 방법.
  18. 삭제
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