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풍력터빈 결함 진단 및 예측

전문가 제언: ○ 세계 풍력에너지기구(WWEA : World Wind Energy Association)가 발표한 자료에 의하면 2008년 세계 풍력에너지설비의 총 설치용량은 120GW이고, 2020년에는 1500GW로 10배 이상 증가할 전망이다. 2010년 신규로 도입된 풍력발전설비는 중국이 16GW로 1위이고, 미국이 5GW로 2위다.

○ 풍력발전단지의 개발이 급속하게 확대되면서 풍력발전시스템의 운영과 정비에 대한 관심이 고조되고 있다. 시스템 운영과 정비 비용을 줄일 목적으로 풍력터빈 서브시스템의 비정상상태를 진단하고 점검하기 위한 모니터링 방법이 적극 개발되고 있다.

○ 본 논문에서는 풍력터빈의 감시제어 및 데이터 수집 시스템에 의해 제공되는 결함 데이터를 탐구하고 3단계 결함 예측방법을 제시한다. 1단계는 결함 및 비결함을 예측하고, 2단계는 결함의 범주(치명도)를 정의하고, 3단계는 비교 결함을 예측한다. 각 단계마다 결함이 진전하기 약60분전에 예측하여야 한다. 여러 가지 데이터 채취 알고리즘을 적용하여 발생 가능한 결함예측모델을 개발하였다. 그 모델을 입증하는 계산결과를 제시하고 본 연구의 한계에 대해 기술하였다.

○ 풍력터빈이 원거리에 설치되면 접근이 어렵기 때문에 예를 들어 베어링 교체하는 비용이 $5,000에서 $25,000로 증가한다. 풍력터빈을 20년 동안 운영할 경우 운영, 정비 및 부품교체 비용이 전체 발전 수입금액의 10~15%정도에 이르기 때문에 풍력터빈의 상태감시 및 결함진단이 중요한 활동요소로 부각되고 있다.

○ 국내 풍력산업의 육성정책은 대규모 실증 및 상용화단지를 구축하여 풍력시스템 기술실적을 확보하고, 로터 블레이드, 증속기, 주축베어링, 풍력제어장치와 같은 핵심부품 국산화 개발을 주도하고 있다. 운영과 정비에 관한 기술개발에 풍력발전 시스템업체와 부품업체들이 동참할 수 있도록 기업지원활동을 동시에 추진하여야 한다.

저자: Andrew Kusiak, Wenyan Li
자료유형: 학술정보