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풍력 터빈의 발달을 향상시키는 복합재료

전문가 제언: ○ 석유위기, 지구 온난화 대책으로 재생에너지가 세계적으로 한창 연구 중에 있다. 이 중에서 풍력에너지는 건설기간이 가장 짧고, 투자가 적고, 자원이 거의 필요 없는 청정 에너지이다. 바람의 최저 풍속이 2~5m/초 이상이면 풍력발전이 가능하므로 풍력에너지는 가장 실용적인 선택이 되고 있다.

○ 원자력으로부터 풍력으로 전환중인 독일은 2004년 말 현재 풍력이 총 전력의 약 10%를 차지하며, 설비용량은 세계 최대로 2004년 말 현재 1000 MW급 원자력발전소 17대에 해당하는 용량인 약 17,000MW에 달했다. 덴마크는 풍력이 이미 총 전력의 17%를 차지하였다.

○ 덴마크 LM Glasfiber사는 풍력날개용 유리섬유강화 복합재료의 노동집약적 습식 레이업(wet lay-up) 방식을 진공 수지주입(vacuum resin infusion) 방식으로 개선하고, 금형에서도 복합재료를 사용하였다. 응력을 많이 받는 부위에 탄소섬유를 도입하여 풍력날개에 탄소섬유의 새로운 지평을 열었다. 회전체 직경 126m, 날개 당 중량 18톤의 경량화 기록을 세운 세계 최대 풍력날개로 시제품용 풍력터빈을 개발, 2004년 11월 5MW 정격용량을 달성하고 2005년 2월부터 시운전 중이다.

○ 독일의 Enercon사는 풍력날개의 공기역학을 연구하여 Betz의 에너지 수율 한계에까지 근접하였고, 섬유강화 플라스틱 복합재료의 양산화로 2004년 여름 세계 최고 용량 4.5MW급 풍력터빈 회전체 직경 112m의 Ultrablade라는 E112형 풍력날개를 개발하여 운전 중이다.

○ 낮은 용융온도에서 저분자량 폴리에스테르 올리고머의 물처럼 낮은 점도로 강화섬유에 쉽게 침투시키고 좀 더 높은 온도에서 중합시켜 엄청나게 생산성을 향상시키며, 풍력날개 당 19톤의 복합재료를 재활용하는 Cyclics Corp의 기술은 무엇보다도 큰 혁신이다. 이 기술을 택한 아일랜드 Gaoth Tec Teo사의 친환경 풍력날개인 Greenblade 사업목표는 유리섬유/에폭시 사용의 풍력날개 대비 원가절감 25%, 생산주기 최소 1/3 감소, 완전 재활용성 등이다. 복합재료의 기술력으로 작은 나라가 에너지위기를 타개해 나가는 자세를 우리에게 가르쳐 주고 있다.

저자: George Marsh
자료유형: 학술정보