실증연구의 설비는 해상사양풍차 1기, 풍황風況관측탑 1기, 계통연계설비일식과 각종 관측장치 등으로 구성된다. <그림 4>에 풍차와 관측탑의 구조와 수치를 나타냈다. 풍황관측탑은 높이 100m의 철탑으로 삼배식三杯式풍속계와 초음파식 풍향풍속계 등을 통해 풍차의 하중 평가에 필요한 풍속의 연직분포 등을 관측한다. 관측탑 기부에 설치된 도플러 라이다는 리모트 센싱Remote sensing(원격 탐사) 풍향풍속계이며, 관측탑에서 고고도高高度의 풍황을 관측함과 동시에 그 정밀도를 검증하여 도플러 라이다에 의한 저렴한 관측방법의 실용화를 도모한다. 해상사양풍차는 미쓰비시 중공업㈜의 MWT92/2.4를 토대로 개발하였으며, 초동기 세르비우스 방식의 발전기는 국산최대 정격출력 2400㎾를 발생하고, 22㎸ 해저케이블로 조시시 시내에 연계한다. 해수면에서 블레이드(날개) 끝부분까지의 높이가 126m, 로터 직경은 92m이다. 해저가 평평한 암반으로 돼 있어 기초는 말뚝을 타설하지 않는 중력식을 채용했다.


 

 

해상 풍황 및 파랑의 관측 | 해상 풍차의 합리적인 설계 방법의 확립을 위해서는 고도별 평균 풍속과 강도, 극치極値의 추정을 위한 관측 데이터의 축적이 필요하다. 또 합리적인 하중의 조합 설정에 있어서는 폭우와 높은 파랑과의 상관관계를 알 필요가 있다. 풍차와 관측탑의 설치 예정 지점의 중간에, <그림 5>에 나타난 해상관측시스템이 2010년 1월에 설치되어 파랑을 관측하고 있다. 현지의 파고와 주기 등은 데이터 전송 부표에서 20분 간격으로 송신되어 해상 공사작업의 가부판단 등 연구의 안전 면에서도 공헌하고 있다. 2011년 3월 11일 해상관측시스템은 동북지방 태평양 앞바다의 지진해일을 관측했다. <그림 6>에 그 관측결과를 나타내었다. 수심 11m(지진 시) 지점에서 높이 5m의 단파段波발생과 5m에 달하는 매우 큰 수심의 저하와 유속이 관측되었다. 각지의 검조소가 부서진 것으로 보아 진원 근처의 천해역으로서 해일의 발생에서 종료까지 상세하게 관측된 데이터는 거의 없었고, 해일의 전파 메커니즘의 해명과 수치 시뮬레이션의 정밀도 향상을 위한 데이터로 활용되고 있다. 이 해일에 대한 실증연구 설비의 안전성에 관해서는 관측결과를 근거로 한 재현 수리모형실험 등을 통해 관측파가 안정하다는 것이 확인됐다. 관측탑에 의한 해상 풍황의 관측은 2012년 12월부터 개시되어 태평양 연안에서의 해상 풍황 및 파랑의 특성과의 상관관계 등을 평가한다.

해상사양풍차의 개발 | 해상사양풍차는 나셀을 밀폐구조로 하며, 나셀 내 기기는 흡기구에 설치된 방수 장치와 제염 필터로 물방울과 염분을 제거한 외기로 냉각한다. 증속기의 냉각은 냉각재를 겸한 윤활유를 일단 냉각재로 식히고, 냉각재를 다시 직접 외기로 식히는 방법을 취했다. 또 국소적으로 히터를 배치하여 풍차의 정지 시에 결로 방지를 꾀했다. 또한 나셀 안에 카메라와 마이크, 진동 센서 등을 설치하여 액세스가 곤란한 해상풍차의 원격 감시 및 제어기능을 확충하고 있다. <그림 7>에 완성된 풍차를 나타내었다. 2013년 1월 이후 풍차의 내염해 성능을 검증하고, 최적의 운전 보수 방법을 확립함과 동시에 해염 입자에 의한 블레이드 마모 및 해상에서의 낙뢰 빈도와 강도, 풍차의 내뢰 성능 검증을 행한다.