GeoWind GW1200 — 기술 설명서

01 / Overview

GeoWind란?

GeoWind는 정20면체(이코사헤드론) 기반 지오데식 프레임을 핵심 구조로 채택한 수직축 풍력 터빈(VAWT)입니다. 기하학적 형태를 에너지로 전환한다는 혁신적 철학 아래, 도심·해안·오지 등 기존 터빈이 작동하기 어려운 환경에서도 안정적인 발전이 가능합니다.

수평축 터빈과 달리 요(Yaw) 메커니즘이 불필요하며, 어느 방향의 바람도 동일하게 포착합니다. 최소 풍속 4 m/s부터 발전을 시작하며, 낮은 소음과 진동으로 주거 지역, 빌딩 옥상, 항만 등 다양한 공간에 설치할 수 있습니다.

각 터빈에는 온도·습도·기압·풍속 센서가 내장되어 단순 발전 장치를 넘어 실시간 기후 데이터 허브로 기능합니다. 이는 스마트시티, ESG 리포팅, 기후 적응 전략에 직접 활용될 수 있는 차세대 인프라입니다.

m/s 컷인 풍속
5 m/s 정격출력

360°

전방향 바람 포착
(요 메커니즘 불필요)

종류의 내장 센서
(기후 데이터 수집)

2026

CES Innovation Award
수상 연도

02 / Core Technology

핵심 기술

⬡

이코사헤드론 프레임

정20면체 지오데식 구조가 공기역학적 하중을 전체 프레임에 균등 분산시킵니다. 이로 인해 진동이 최소화되고 구조 내구성이 극대화되어 다양한 환경에서 안정적으로 운영됩니다.

↻

수직축 회전 (VAWT)

회전축이 수직으로 배치되어 어떤 방향의 바람도 동등하게 활용합니다. 도심처럼 바람 방향이 자주 바뀌는 난류 환경에서도 일정한 발전 효율을 유지합니다.

⚡

저풍속 고토크 설계

초속 4 m/s의 낮은 풍속에서도 발전이 시작됩니다. 높은 토크 대비 크기 비율 덕분에 기존 터빈이 정지하는 조건에서도 안정적인 전력을 생산합니다.

📦

모듈형 경량 구조

모듈 단위로 설계·조립이 가능해 복잡한 장비 없이 현장 설치가 가능합니다. 이동성과 확장성을 동시에 갖춰, 도시 옥상부터 오지 오프그리드 지역까지 유연하게 배치됩니다.

🌐

AI 기후 인텔리전스

내장 센서가 수집한 초지역(hyperlocal) 기후 데이터를 온보드 AI가 처리하고 클라우드 인프라를 통해 공유합니다. 단순 발전을 넘어 스마트시티의 환경 지능 허브로 기능합니다.

🏛️

에너지 조형물 (Energy Sculpture)

iF Design Award 수상 작품으로, 기능적 인프라와 도시 경관 조형물의 역할을 동시에 수행합니다. 개발도상국에는 특허 없이 기술을 개방해 에너지 형평성을 지향합니다.

항목	설명	수치 / 값
모델명 (POC)	필드 테스트 및 CFD 실증 모델	GW80
모델명 (상용)	GeoWind 플래그십 수직축 터빈	GW600 / GW1200 / GW1800
터빈 유형	수직축 풍력 터빈	VAWT
구조 형태	정20면체 지오데식 프레임	Icosahedron
컷인 풍속	발전 시작(Cut-in) 풍속	4 m/s
정격출력 풍속	정격 발전 기준 풍속	5 m/s
바람 포착 방향	요 메커니즘 없이 전방향 포착	360° 전방향
내장 센서	온도, 습도, 기압, 풍속	4종 이상
데이터 처리	온보드 AI + 클라우드 연동	실시간
설치 환경	도시, 해안, 오프그리드 전 지역	멀티 환경
특허	국제 특허 등록	PCT/KR2023/019844
수상 내역	CES 2026 Innovation Award, iF Design Award	2개 부문

06 / Manufacturing

제조 공법

🔬

      UNDER REVIEW — 본 섹션의 제조 공법은 현재 검토 중인 기술 제안입니다.

      최종 채택 여부는 POC 결과 및 양산성 검증 이후 결정됩니다.

검토 공법

산업용 오토클레이브
복합재 성형

항공기 부품, 풍력 터빈 블레이드, 탄소섬유 구조물 제조에 사용되는 고성능 복합재 성형 공법입니다. Boeing·Airbus의 탄소섬유 부품 생산 공정과 동일한 원리를 소형 VAWT 날개 제조에 적용하는 방안이 검토되고 있습니다.

공정 조건

온도 범위 120 – 200°C

압력 수 bar 이상

처리 시간 수 시간

챔버 형태 원통형 (수 미터)

제조 공정 흐름

🏗️

금형 제작

황금비(36°–36°–108°) 날개 형상에 맞춘 정밀 금형 제작. 이코사헤드럴 기하에 기반한 CAD 데이터 활용.

🧱

복합재 적층

탄소섬유 프리프레그(prepreg)를 금형 위에 방향성에 맞게 순서대로 적층. 레이업(lay-up) 각도가 강도를 결정.

💨

진공 압착

진공 백(vacuum bag)으로 밀봉 후 공기를 제거해 적층재를 금형에 밀착시키고 기포를 최소화.

⚗️

오토클레이브 경화

120–200°C 열과 고압을 동시에 가해 수지를 경화. 항공기급 강도와 경량성을 동시에 확보.

오토클레이브 공법 채택 시 기대 효과

⚡ 고강도 · 경량

탄소섬유 복합재 특성상 철의 강도를 유지하면서 무게는 1/4 수준. 황금비 날개 형상의 공력 성능을 소재가 뒷받침.

🔄 스케일 불변 제조

GW80부터 GW1800까지 동일 공정 적용 가능. 파라메트릭 설계의 스케일 불변성이 제조 공정에서도 유지.

🌊 내환경성

해안·도심·오프그리드 등 다양한 환경에서 요구되는 내부식성, 내UV성, 내충격성을 복합재로 구현.

05 / Applications

적용 분야

🏙️

도심 · 빌딩 옥상

좁은 공간에서도 설치 가능한 모듈형 구조. 바람 방향이 자주 변하는 도심 난류 환경에 최적화. 도시 경관과 조화로운 디자인.

⚓

항만 · 해안 지역

해상 환경의 강한 바람과 염분에 견디는 내구성. 항만 시설의 자체 전력 생산 및 기후 모니터링 인프라로 활용.

🌿

오프그리드 · 오지

전력망이 없는 지역에서 배터리와 결합해 독립적 전력 공급. 개발도상국에는 특허 없이 기술 개방해 에너지 빈곤 해소에 기여.

🏫

교육 · 공공 인프라

학교, 공공시설, 지역사회 허브에 설치되어 재생에너지 교육과 실생활 전력 공급을 동시에 실현.

🌆

스마트시티 데이터 허브

도시 곳곳에 분산 배치된 GeoWind가 실시간 기후 데이터를 수집·공유. 스마트시티 플랫폼과 연동해 도시 운영 최적화에 기여.

📊

ESG · 기후 리포팅

초지역 환경 데이터 수집으로 기업과 지자체의 ESG 목표 달성 지원. 기후 적응 전략 수립을 위한 신뢰할 수 있는 데이터 제공.

06 / Field Test & POC

실증실험 (POC)

POC 핵심 목표

이번 POC는 날개가 생산할 수 있는 최대 출력을 측정하는 것이 아닙니다.
제너레이터를 기동시킬 수 있는 충분한 공력(aerodynamic force)을 발생시키는 날개의 최적 사이즈를 찾는 것이 목적입니다.

왜 단순하게 측정할 수 없는가

공력 변수

날개에 작용하는 바람의 힘은 풍속뿐 아니라 공기 밀도(온도·고도·습도에 따라 변화)에도 영향을 받습니다. 이 외에도 난류 강도, 바람 방향의 변화 등 여러 요건이 복합적으로 작용하기 때문에 실제 환경에서 가해지는 힘은 컴퓨터 시뮬레이션과 차이가 발생합니다. 현재 이 차이를 좁히기 위한 실증 실험이 진행 중입니다.

전력 소비 변수

가구의 전력 소비량은 가구 구성원 수, 생활 방식, 사용 기기에 따라 크게 달라집니다. 전력공급회사의 판매량 통계는 실사용 인구당 평균이 아닌 공급 기준이며, 인구센서스 기반 연령·성별 통계 역시 정확한 실사용량을 반영하지 못합니다. 이러한 이유로 GeoWind 모델은 지역별 평균 소비량 통계를 기준으로 설계되었습니다.

모델 명명 기준 — 출력이 아닌 사이즈

GeoWind가 CES 2026 혁신상을 위해 발표한 모델 라인업의 숫자 기준은 터빈의 생산량이 아닌 정20면체 한 변의 길이(mm)를 의미합니다. 정20면체의 구조상 한 변의 길이 × 약 2배 = 높이·깊이·폭이 됩니다.

POC · 실증 모델

GW80

한 변 80mm

높이 약 160mm

CFD 시뮬레이션 · 필드 테스트용

GW600

한 변 600mm

높이 약 1.2m

소형 · 개인 · 오프그리드

플래그십

GW1200

한 변 1,200mm

높이 약 2.4m

도심 · 상업 · 스마트시티

GW1800

한 변 1,800mm

높이 약 3.6m

산업 · 항만 · 대규모

출력 산출 사례

POC 모델 GW80 · 한 변 80mm · 높이 160mm

→ 스케일업 추정 기준: 약 1층 높이(3.5m) 터빈 환산값

💨

정격 풍속

5 m/s

컷인 4 m/s
정격출력 5 m/s

⚙️

제너레이터 정격출력

600W

약 1층 높이 터빈
(약 3.5m)

🕐

일일 발전 시간 가정

10h

하루 중 바람이
부는 시간 기준

🔋

일일 적산 출력량

6 kWh

600W × 10h
= 6,000Wh

⚠️ 주의 — 수치 해석 안내:
위 600W / 6 kWh 수치는 컴퓨터 시뮬레이션 및 이론 계산 기반의 예측값입니다. BEM 이론(07섹션 참조)에서 λ=2.0 조건의 출력계수 C_P ≈ 0.48을 이론적 상한으로 참고했으며, 실제 600W는 제너레이터 기동 가능 공력을 갖는 날개 사이즈 탐색 과정에서 약 3.5m 높이 터빈 + 5 m/s 풍속 조건으로 산출한 추정치입니다. 현장 실증(Field Test)이 현재 진행 중이며, 최종 수치는 POC 결과에 따라 조정됩니다.

POC 진행 현황

완료

CFD 시뮬레이션

GeoWind 터빈 CFD 시뮬레이션 (시간 = 0.973s) · 유속 분포 컬러맵 (0–13 m/s) 및 SG 토크(X) 수렴 그래프

시뮬레이션 분석 결과

토크 수렴값 (SG Torque X)

≈ 6.82 N·m

물리적 시간 ~0.2s 이후 안정 수렴

유속 분포

날개 전면부 고속 유동(빨강/노랑, ~9–13 m/s) 확인. 후류(파랑) 패턴이 수직축 회전 특성과 일치.

토크 리플 특성

수렴 이후 리플 진폭 미세 — 10날개 36° 균등 배치의 리플 저감 효과를 시각적으로 확인.

              ✓ CFD 완료

              ✓ 토크 수렴 확인

              → 필드 테스트와 교차 검증 진행 중

진행 중

필드 실증 테스트

실제 사용 환경에서 날개에 가해지는 공력 측정 중. 풍속·공기밀도·난류 등 복합 변수 데이터 수집.

예정

최적 사이즈 확정

필드 데이터와 시뮬레이션 결과 비교 후 제너레이터 기동에 필요한 최적 날개 사이즈 최종 확정.

07 / Design & Mathematical Foundation

디자인 & 수학적 기반

🏅

2026 iF Design Award — Winner

기능과 미(美)의 객관적 검증

iF Design Award는 전 세계 디자이너들로 구성된 전문 심사단이 심미성, 혁신성, 기능성을 기준으로 평가합니다. GeoWind GW1200은 2026년 수상작(Winner)으로 선정되며, 기술 사양이 아닌 시각적·미학적 완성도에 대한 독립적이고 객관적인 검증을 획득했습니다. 이는 GeoWind가 단순 공학 제품이 아닌, 수학적으로 도출된 형태미를 갖춘 "에너지 조형물"임을 국제적으로 인정받은 근거입니다.

iF Design

Winner 2026

황금비(Golden Ratio)로 설계된 날개

arXiv:2603.00017v1 [math.GM] · YoungJune Jeon, GeoWind, 2026

수학적 구조

GeoWind의 날개는 정20면체 위에서 수학적으로 엄밀하게 정의됩니다. 12개의 꼭짓점을 N(북극), S(남극), U₁…U₅(상부링), L₁…L₅(하부링)으로 레이블링하면, 날개 면(face)은 다음 10개의 삼각형으로 구성됩니다.

F_S(i) = △(S, Uᵢ, Lᵢ) — 남극 기준 5개
F_N(i) = △(N, Uᵢ, Lᵢ₋₁) — 북극 기준 5개

이 10개의 날개 면은 서로 어떤 변(edge)도 공유하지 않으면서 정20면체 위에 배치될 수 있는 이론적 최대 수입니다(Theorem 3).

황금 이등변삼각형 (Golden Gnomon)

각 날개 면의 변의 길이는 (ℓ, ℓ, φℓ)로 구성됩니다. 여기서 φ = (1+√5)/2 는 황금비입니다. 코사인 법칙에 의해 이 삼각형의 내각은 36° – 36° – 108°로, 수학에서 황금 노몬(Golden Gnomon)이라 불리는 형태입니다.

36°는 극점(N 또는 S)에 위치하며, 이 각도 자체가 황금비와 깊이 연결된 수입니다. (cos 36° = φ/2) 자연과 예술에서 가장 시각적으로 안정적이고 아름다운 비율로 인식되는 황금비가 날개의 형태를 직접 결정합니다.

적도 정10각형 — 완벽한 균형

10개의 날개 면에서 극점 반대쪽 변의 중점을 모으면, 이 10개의 점이 정확히 회전축 NS에 수직인 적도 평면 위에 놓이며 정10각형(Regular Decagon)을 형성합니다. 이 정10각형의 반지름은 폐쇄형 수식으로 도출됩니다.

R = (φ/2) · ℓ 이는 단순한 수치가 아니라, GeoWind 터빈이 회전 시 수학적으로 완벽한 균형 상태에 있음을 의미합니다. 정10각형이 형성하는 36° 간격의 대칭성은 진동을 최소화하고 구조적 안정성을 기하학적으로 보장하는 근거가 됩니다.

📐

수학 논문 — arXiv 등재

PUBLISHED

A Ten-Face Non-Edge-Sharing Wing Set on the Regular Icosahedron and a Decagonal Equatorial Balance

YoungJune Jeon, GeoWind · arXiv:2603.00017v1 [math.GM] · 2026년 2월
정20면체 위 10개 날개 면의 수학적 공리화. 황금 노몬 삼각형 증명, 변 비공유 최대성, 적도 정10각형 반지름 R = (φ/2)ℓ 폐쇄형 유도.

⚙️

공학 논문 — 저널 심사 중

UNDER REVIEW

An Icosahedral Wing Geometry Framework for Small VAWTs: Golden-Ratio-Based Blade Layout and Torque Balance Analysis

YoungJune Jeon, GeoWind · MDPI Designs 2026 · 심사 진행 중
수학적 기하 구조를 소형 VAWT 공학 설계로 연결. BEM 이론으로 토크 리플 분석, 직경 0.5~3.0m 파라메트릭 설계표 제공.

공학적 검증 — BEM 이론 분석

황금비 기하 구조는 미적 아름다움에 그치지 않고 공학적으로도 최적화된 설계임이 BEM(Blade Element Momentum) 이론으로 분석되었습니다. 10개의 날개를 36° 균등 간격으로 배치하는 이코사헤드럴 레이아웃은 솔리디티 σ ≈ 0.984로, 저풍속 자기기동(Self-starting)에 유리한 고솔리디티 구성입니다.

BEM 추정 성능 (10날개 · σ≈0.984)

팁속도비 λ	유도인수 a	출력계수 C_P	토크 리플
1.0	0.28	0.29	낮음
2.0	0.33	0.48	매우 낮음
3.0	0.30	0.42	매우 낮음
4.0	0.24	0.35	낮음

※ 평판 익형 근사 기반 추정치. CFD 검증 예정.

          ⚠ 위 CP 수치는 실측값이 아닙니다.

          이론 모델(BEM) 기반 추정이며 실제 성능은

          CFD 및 풍동 실험으로 검증 예정입니다.

기존 VAWT 설계 대비 비교

항목	Darrieus	Savonius	GeoWind
날개 수	2–3	2–4	10
각도 간격	120–180°	90–180°	36° 균등
토크 리플	높음	중간	낮음
자기기동	어려움	용이	용이
설계 근거	경험적	경험적	폐쇄형 수식
스케일 불변	✗	✗	✓

파라메트릭 설계표 — GW80(POC) ~ GW1800(상용)

모델	직경 D	높이	변 길이 ℓ	현 길이 c	솔리디티 σ	날개 간격 Δθ
GW80 POC	~0.13 m	160 mm	80 mm	~49 mm	0.984	36°
GW600	1.0 m	1.2 m	0.618 m	0.309 m	0.984	36°
GW1200 플래그십	2.4 m	2.4 m	1.236 m	0.618 m	0.984	36°
GW1800	3.6 m	3.6 m	1.854 m	0.927 m	0.984	36°

ℓ = 2R/φ · 솔리디티 σ ≈ 0.984 · 날개 간격 Δθ = 36° 는 GW80부터 GW1800까지 모든 스케일에서 불변입니다. 이코사헤드럴 기하의 스케일 불변성(scale-invariance) 덕분에 같은 날개 형태가 선형 치수 변환만으로 어떤 크기에도 적용됩니다. GW80은 이를 실증하기 위한 POC 스케일 모델이며, 위 표의 상용 모델(GW600~GW1800)은 동일 수식 체계로 설계됩니다.

왜 황금비 날개가 아름답게 보이는가

황금비 = 1.618…

인간의 뇌는 황금비로 구성된 형태에서 본능적으로 안정감과 미적 쾌감을 느낍니다. 자연의 나선, 식물의 잎 배열, 앵무조개 등 자연계 곳곳에 존재하는 비율입니다.

36°

날개 극점 각도

각 날개 면의 극점 각도 36°는 황금비에서 직접 유도됩니다(cos 36° = φ/2). 이 각도가 만드는 시각적 리듬과 반복이 구조 전체에 일관된 미적 조화를 부여합니다.

날개 수 = 수학적 최대

10개의 날개는 임의적 선택이 아니라, 정20면체의 5중 회전 대칭 아래 변 비공유 조건을 만족하는 수학적으로 증명된 최대값입니다. 완전한 대칭성이 시각적 균형감의 근원입니다.

GeoWind