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풍력터빈 성능의 결정적인 표면공학 문제

전문가 제언: ○ 풍력터빈 성능은 터빈날개의 표면 보전상태가 손상될 때 중대하게 감소한다. 북유럽, 덥고 습하고 사막 같은 환경을 포함한 풍력기지 개발을 추구하는 많은 미개척 고에너지 지역은 터빈날개의 표면을 해롭게 한다.

○ 북유럽 기후에서는 결빙이 여러 메커니즘을 통해 날개와 터빈구조 자체에 형성된다. 초기의 얼음부착은 날개의 고유 공기역학적 윤곽을 약간 변화시키고, 연속된 결빙누적은 전체 회전날개의 구조적 하중에 영향을 주어 위험한 상태로 이어질 수 있다.

○ 더운 기후에서는 습한 바람이 밀도증가를 위해 바람직하나 그 지역에 큰 집단의 곤충이 있으면 비싼 값을 치를 수 있다. 터빈날개에 곤충이 충돌하면 날개표면을 더럽혀서 날개 항력을 현저히 증가시켜 동력생산을 50%나 감소시킬 수 있다.

○ 얼음이나 곤충의 위협이 없는 더 건조한 지역에서는 강풍이 지면에서 침식된 흙 입자를 옮길 수 있다. 미립자를 실은 바람은 날개표면에 사실상 모래를 뿌려 거칠게 하고 날개의 원래 윤곽을 붕괴시켜 공기역학적 효율을 감소시킨다.

○ 얼음이나 곤충 충돌은 작업터빈 자체에서 동력을 흡수하거나 터빈을 정지시킨다. 두 경우 모두 수익성이 감소된다. 이 문제에 대한 바람직한 해결은 얼음 및 곤충부착 빈도를 감소시키고 침식성 악화로부터 날개표면을 보호하는 하나의 표면코팅 설계이다.

○ 풍력발전은 무공해 재생에너지로써 정부차원에서 적극적으로 권장해야할 산업이다. 제주도, 대관령 등에서 가동 중이며 경남?부산지역 및 전라남도 신안 도서지역에서도 적극 추진 중이다. 삼성전기는 미국의 풍력발전사업을 이미 수주해서 준비 중이다. 앞으로 북유럽, 아프리카 저습지대 및 사막지대의 풍력발전 수주를 위해서는 풍력 터빈날개의 표면공학 연구가 추진되어야 한다.

저자: N. Dalili et. al.,
자료유형: 학술정보