풍력 터빈 출력 계산기

계산 입력

로터 지름 R (m)

Air density d (kg/m³) 평지/해수면 기준 약 1.2

풍속 v (m/s)

결과

가용 풍력 E

3,769.91

와트 (W)

출력 E (킬로와트)	3.7699 kW
출력 E (미터마력)	5.1257 PS
회전 면적 S	50.27 m²

This is the theoretical aerodynamic power available in the wind, not the electrical output of a real turbine. Real output = E × power coefficient (Cp), capped by the Betz limit (~0.593); typical turbines reach Cp ≈ 0.35–0.45.

이 계산기의 기능

풍력 터빈 출력 계산기는 터빈 로터를 통과하는 바람이 가진 순간 출력을 추정합니다. 일정 시간 동안 쌓인 에너지가 아니라 출력(단위 시간당 에너지)이며, 와트(W)·킬로와트(kW)·미터마력(PS) 단위로 표시됩니다. 이 계산기는 바람에 담긴 이론상 가용 출력을 보여주며, 터빈 효율이나 출력 계수는 일부러 반영하지 않으므로 결과값은 이상적인 최대치(상한선)에 해당합니다.

사용 방법

세 가지 값을 입력하세요. 로터 지름 \(R\)(미터, 블레이드가 그리는 원의 전체 지름), 공기 밀도 \(d\)(kg/m³, 해수면 기준 약 1.2), 풍속 \(v\)(m/s)입니다. 모든 입력값이 이미 SI 단위이므로 별도 환산은 필요 없습니다. 계산 버튼을 누르면 W, kW, PS 단위로 가용 출력을 확인할 수 있습니다.

공식 설명

회전 면적은 $$S = \frac{\pi R^{2}}{4}$$로, 여기서 \(R\)은 지름이며 반지름 \(r = R/2\) 입니다. 움직이는 공기의 운동 출력 밀도는 $$E = \frac{1}{2} \cdot S \cdot d \cdot v^{3}$$로 구합니다. 출력은 풍속의 세제곱에, 로터 지름의 제곱에 비례한다는 점에 주목하세요. 풍속이 2배가 되면 출력은 8배로, 로터 지름이 2배가 되면 출력은 4배로 늘어납니다.

출력은 풍속의 세제곱에 비례하므로, 풍속이 조금만 올라도 출력이 크게 늘어납니다.

로터는 원형 면적을 휩쓸며, 출력은 반지름 \(R\), 공기 밀도, 풍속 \(v\)에 따라 달라집니다.

계산 예시

\(R = 8\) m, \(d = 1.2\) kg/m³, \(v = 5\) m/s일 때: $$S = \frac{\pi \times 8^{2}}{4} = 16\pi \approx 50.265 \text{ m}^{2}.$$ 이어서 $$E = 0.5 \times 50.265 \times 1.2 \times 5^{3} = 0.5 \times 50.265 \times 1.2 \times 125 \approx 3769.9 \text{ W} \approx 3.77 \text{ kW} \approx 5.13 \text{ PS}$$가 됩니다.

자주 묻는 질문

이 값이 터빈의 실제 전기 출력인가요? 아닙니다. 바람 자체에 담긴 순수 공기역학적 출력입니다. 실제 출력 = \(E \times\) 출력 계수(Cp) \(\times\) 기계·전기 효율로 계산됩니다. 베츠 한계(Betz limit)에 따라 추출 가능한 비율은 최대 \(16/27 \approx 0.593\)으로 제한되며, 일반적인 터빈은 \(Cp \approx 0.35\text{–}0.45\) 수준을 달성합니다.

R은 반지름인가요, 지름인가요? 여기서 \(R\)은 로터의 전체 지름입니다. 계산기는 내부적으로 \(S = \frac{\pi R^{2}}{4}\) 공식을 통해 반지름을 \(R/2\)로 처리합니다.

공기 밀도는 어떤 값을 써야 하나요? 평지나 해수면 기준으로 약 1.2 kg/m³입니다(표준 대기 15°C에서는 1.225). 밀도는 고도·온도·습도가 높아질수록 낮아지며, 그만큼 가용 출력도 줄어듭니다.