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- 반사된 방사선의 급격한 증가로 레이더 운영자의 디스플레이가 복잡해져
- 타워는 강력한 레이더 에코를 생성하고 다양한 각도에서 방사선을 반사
- 다중 경로 신호로, 다른 구조에 의해 여러 번 반사되는 레이더 방사로 인해 발생
- 구형 펄스 레이더 장치, 도플러 효과 및 간섭 신호 필터링할 수 없어 간섭에 특히 취약
- 간섭 최소화하고 작은 물체 볼 수 있도록 레이더 조정가능한 참조 부표를 풍력 발전 단지 주변에 설치해

해상 풍력 발전 단지는 선박 레이더를 방해할 수 있다.
과학자들은 레이더 간섭 효과에 대한 조치 권장

타워와 로터의 간섭 신호:
해상 풍력 터빈은 주로 구형 선박 레이더를 간섭할 수 있다. 타워와 로터의 반사는 장애물이나 소형 선박의 신호가 손실될 수 있는 간섭 필드를 생성하기 때문이다. 따라서 과학자들은 공해에서 풍력 발전 단지의 파괴적인 영향을 줄이기 위한 몇 가지 조치를 권장한다. 여기에는 기준 부표, 로터의 레이더 흡수 코팅 및 선박 레이더 개조가 포함된다. 

▲ 해상 풍력 터빈은 특히 구형 선박 레이더에서 간섭 효과를 일으킬 수 있다. © Ian Dyball / 게티 이미지

풍력 에너지 확대와 관련하여 특히 해양 시스템이 적합한 옵션으로 간주된다. 바람은 공해에서 가장 많이 불고 시설이 공해에 가장 적기 때문이다. 그러나 바다에도 풍력 터빈을 모든 곳에 설치할 수 없으며 밀도에도 제한이 있다. 북해 연구에서 볼 수 있듯이 서로 영향을 미치고 주변 바다에도 영향을 끼치기 때문이다. 해양 생태계에 대한 장기적인 영향 또한 지금까지 부분적으로만 연구됐다.

디스플레이의 방해 레이더 노이즈

조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 윌리엄 멜빈(William Melvin)이 이끄는 연구원들은 최근 해양 시스템의 또 다른 영향인 선박 레이더의 손상을 자세히 조사했다. "풍력 터빈이 선박의 레이더를 어떻게 방해하고 이를 방해하는지 이해하는 것은 해상에서 안전한 항해를 보장하는 데 중요하다"라고 Melvin은 설명했다. 연구를 위해 과학자들은 전문 출판물을 평가하고 전문가 심포지엄을 개최했다.

결과는 해상 풍력 터빈이 일부 선박 레이더를 크게 간섭할 수 있음을 보여준다.
Melvin은 "주요 효과는 반사된 방사선의 급격한 증가로 레이더 운영자의 디스플레이가 복잡해진다"라고 말했다. 화면에 표시되는 많은 수의 신호로 인해 이러한 파괴적인 효과에서 작은 선박이나 장애물을 구별하고 적시에 발견하기가 어렵다. 레이더 작업자가 디스플레이의 과포화를 피하기 위해 감도를 줄이는 경우에도 동일하게 적용된다.

타워와 로터의 반사

파괴적인 영향의 일부 원인은 풍력 터빈의 타워다. "타워는 강력한 레이더 에코를 생성하고 다양한 각도에서 방사선을 반사한다"라고 Melvin은 설명했다. 회전하는 로터는 깜박이는 레이더 신호를 유발할 수도 있다. "레이더 등급에 따라 로터 블레이드는 도플러 효과에 의해 이동하는 반사를 유발할 수도 있다"며 "그 영역에서 다른 움직이는 물체의 환상을 준다"라고 연구원은 말했다.

간섭의 또 다른 소스는 소위 다중 경로 신호로, 다른 구조에 의해 여러 번 반사되는 레이더 방사로 인해 발생한다. 풍력 발전소 주변을 항해하는 선박이 작은 장애물을 보는 것을 훨씬 더 어렵게 만들 수 있다. 마그네트론을 기반으로 하는 구형 펄스 레이더 장치는 도플러 효과 및 기타 간섭 신호를 필터링할 수 없기 때문에 이러한 간섭에 특히 취약하다.

흡수 코팅 및 적응된 타워 형상

Melvin과 그의 동료들이 보고한 바와 같이 아직 제대로 규제되지 않은 미국 해역에서 특히 문제를 줄일 수 있는 몇 가지 조치가 있다. 한 가지 접근 방식은 그에 따라 풍력 터빈을 조정하는 것이다. "레이더 흡수 재료를 사용하고 타워 모양을 조정하면 풍력 터빈의 레이더 단면을 크게 줄일 수 있다"라고 팀은 설명했다. 이에 대한 첫 번째 연구는 유망하다.

또한 선박이 간섭을 최소화하면서 작은 물체를 볼 수 있도록 레이더를 조정할 수 있는 참조 부표를 풍력 발전 단지 주변에 설치해야 한다. 마그네트론을 기반으로 하는 구형 레이더 시스템을 갖춘 선박은 과학자들이 설명하는 바와 같이 도플러 기반 간섭 효과에 대한 더 나은 필터가 있고 응답성이 더 높기 때문에 가능한 한 빨리 신형 고체 선박 레이더로 전환해야 한다.

해상 풍력 발전 단지 근처에 있는 소형 선박은 레이더 가시성을 향상시키기 위해 추가 레이더 반사경을 휴대해야 할 수도 있다. 이렇게 하면 다른 선박에서 신호를 더 잘 볼 수 있다.
(Consensus Study Report, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine)
출처: Georgia Tech Research Institute

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Science"

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