한국과학기술정보연구원에서 진행한
2017년 09차 보고서: 풍력발전기 유지보수 기술 리뷰 입니다.
풍력발전기 유지보수 기술과 신뢰성 확보를 위한 주요 기술에 대하여 정리한 연구 보고서 입니다.
해상풍력 발전기의 유지보수 비용은 수명 주기 비용의 최대 30%를 차지
주요 기술에는 1) 풍력발전기 CMS 기술, 2) 블레이드 제작 및 검사 기술, 3) 소형풍력발전기 기계적 안정성 확보 기술, 4) 풍력발전용 증속기 신뢰성 및 유지보수 기술 이 있습니다.
1) 풍력발전기 CMS 기술
CMS(Condition Monitoring System), 상태감시 모니터링 시스템이란 주요 기계요소에 설치된 센서를 장착하여 이를 통해 수집되는 신호를 분석하고 진단하는 시스템
주요 부품들의 신제 상태 및 운용기록을 기록하고 진단하여 부품 교체 주기를 결정하고 결함을 조기에 발견하기 위한 시스템
다국적 기업들이 CMS 제품개발한 중소 전문 기업을 인수 합병하여 시장에 진출하고 있는 추세
GE 자회사 벤츄리 네바다(미국), SKF(스웨덴, 베어링 전문 회사)가 국내 CMS 시장을 선도하고 있음
국내 몇몇 기업에서 CMS 제품을 출시하였지만 실증단계에 머물고 있음, 대부분 해외 CMS 제품을 들여와 발전기 개발 및 테스트에 적용하고 있음(LS 전선)
해외 진출을 위해서는 국내 업체의 개발, 인증 획득 Track Record 확보가 필요함
국내 유지 보수 업체: 베스타스시스템, 지오멘토, 대신풍력(주), 휴니텍, 한국에너지종합기술(주), 로맥스 테크놀로지
Ref)
blog.naver.com/energium/222135983819
대형 풍력발전시스템 형식시험도 국산 기술로
국내 최초 순수 국산기술을 활용한 대형 풍력발전기 형식시험 적합 확인서 획득 해외기관의 비용 대비 50% ...
blog.naver.com
2) 블레이드 제작 및 검사 기술
풍력발전 기술의 방향이 대형화 및 해상 풍력으로 전개됨에 따라 풍력발전 블레이드의 신뢰성 확보는 세계 시장 경쟁력 확보를 위한 중요한 요인중 하나
아래 그림은 미국 내 풍력발전기 기준에 따른 비이용율(unavailability)을 보여주는데, 블레이드는 발전기, 제어시스템과 함께 비이용율이 높은 부품으로 인지됩니다.
블레이드 결함 유형: 층간분리(delamination), 기공, 불완전한 경화, 복합 층간 주름, 강화 섬유 결함, 섬유 방향 오류, 접착 분리, 섬유 방향을 따르는 모재 균열 등
블레이드 파손 유형: 사용중 이물질 충돌, 낙뢰, 대변형으로 인한 타워와 충돌, 표면 침식, 하중(과하중, 피로하중)에 의한 복합재료 계면손상
신뢰성 확보 기술
- 수지 주입 품질 기술
- 수지 접합 품질 기술
- 블레이드 검사 기술:
초음파 검사(UT: Ultrosonic Technology),
열화상 검사(IRT: Infrared Thermography),
음향방출(AET: Acoustic Emission Technolgy) 시험,
레이저 초음파 기술(LUT: Laser Ultrasonic Technology) - 비접촉 원거리 고속 스캐닝 기술
디지털 이미지 상관 기법(DIC: Digital Image Correlation)을 이용한 결함 검출기술,
스마트 구조 건전 모니터링(SHM: Structural Health Monitoring) 시스템 - 제작시 임피던스 센서, 음향방출 센서 등을 블레이드 재료내부에 함침(embedding)시켜 블레이드 성능을 원격으로 모니터링 - 블레이드 설계 기술:
복합재료 정적, 동적해석
복합재료 피로해석 등
블레이드 구조 건전성 평가 및 성능 인증 Code: IEC61400-23 - 블레이드 성능 인증 기술
대형 블레이드 실증 시험 설비 필요(2축 정적, 피로 시험 시스템)
Ref)
재료硏, 대형 블레이드 국제인증시험 수주
newsis.com/ar_detail/view.html?ar_id=NISX20160407_0014007774&cID=10812&pID=10800
:: 공감언론 뉴시스통신사 ::
newsis.com
국내기술로 이룩한 풍력발전용 블레이드 공개
www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=201911180939331940148
국내기술로 이룩한 풍력발전용 블레이드 공개
www.dnews.co.kr
세계 최고 풍력 성능평가 기반 구축
www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno=102258
세계 최고 풍력 성능평가 기반 구축 - 투데이에너지
[투데이에너지 송명규 기자] 7MW급 블레이드 등 세계 최고수준의 풍력부품 성능검사 인프라 구축이 이달 완료된다. 이를 통해 동북아 중심 풍력산업 집적화 조성과 함께 일자리 확대까지 이어지
www.todayenergy.kr
3) 소형 풍력발전기 기계 안정성 평가 및 유지보수 기술
4) 증속기 신뢰성 및 유지보수 기술
증속기는 저회전, 고토크를 갖는 입력동력을 고회전, 저토크의 출력동력으로 변환하는 역활을 하고 소형화, 경량화가 요구된다. 증속기의 구조는 동력 밀도(power density), 회전 강성(rotational stiffness)이 크며, 관성(inertia)이 작도록 2단의 유성 기어열과 평행 치차열을 이용하여 구성한다.
증속기의 핵심 기술은 블레이드 자중, 바람에 의한 비토크 하중을 고려하여 유성기어에 하중이 균일하게 전달될 수 있도록 설계하는 유성기어 하중 분할 기술과 기어에 작용하는 하중이 치면에 균일하게 분포되도록 하는 치면하중 분포 기술이 핵심
주요 비토크 하중은 굽힘 모멘트와 축방향 하중이 중요하고 이에따른 유성기어 불균등 하중 분할을 균등하게 만드는 것이 핵심(설계 및 가공, 조립 기술)
치형 하중 분포 계수를 계산 또는 해석하고 제작 및 조립 기술이 핵심
치면 하중 분포 계수 계산(ISO 6336: method C), 접촉 패턴 분석(contact pattern analysis: ISO 6366 method B)
증속기 신뢰성 확보를 위해서는 시제품의 시험/평가 및 실증이 매우 중요함(비토크 하중을 고려할 수 있는 시험설비 필요)
Ref)
대형 풍력발전기용 증속기 인증시험 국내서 한다
www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2014040302019976731002
대형 풍력발전기용 증속기 인증시험 국내서 한다
풍력발전기의 핵심 부품인 증속기에 대한 인증시험을 국내에서 수행할 수 있는 시험ㆍ..
www.dt.co.kr
풍력 너셀 테스트베드 구축 (가포 신항)
www.nocutnews.co.kr/news/5382139
가스터빈, 풍력 너셀, 수소…창원시, 신재생에너지 정책 선도
창원시가 정부의 신재생에너지 정책을 선도하는 전초기지로 떠오르고 있다. 정부의 신재생에너지 정책의 핵심 과제인 국산 가스터빈, 풍력 너셀, 수소 액화플랜트 개발과 실증이 모두 창원에서
www.nocutnews.co.kr
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