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풍력터빈 요소인 광섬유 센서

전문가 제언: ○ 이 특허기술은 긴 광센서 시스템을 설치하여 풍 저항이 심한 풍력터빈 부품에 있는 스트레인을 감지하기 위한 방법으로 섬유상 브래그 그레이팅 센서를 가진 광신호를 사용한 시스템으로서 덴마크의 VESTAS WIND 시스템사가 출원한 내용이다.

○ 발전기 회전자가 변화하는 자기장에 의해 작동할 때 고정자의 전기권선은 고온이 된다. 권선의 온도가 정해진 안전 매개변수를 초과하지 않도록 필요한 인증을 받아야 하므로 발전기의 전기 회로에 대한 임계값을 광섬유의 긴 FBG 측정영역이 발전기의 고정자 슬롯에 삽입하여 측정 조정하는 데 용이하다.

○ 격자에서 반사되는 브래그 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수이며, 광섬유 격자에 값이 변하여 브래그 파장은 달라진다. 브래그 파장(λB)의 변화를 정밀하게 측정한다면 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량(온도, 변형률)을 역으로 계산할 수 있으며, 이것이 광섬유 격자가 센서로 사용될 수 있다. 광섬유 브래그 격자는 예컨대 약 1,550nm의 파장에서 상업적으로 유용하다.

○ 이 특허출원에서 제시하는 FBG 센서는 광파이버의 쇼트 세그먼트에서 구성되고 광의 특별한 파장을 반사한 분산 브래그 반사기를 가진다. FBG 센서의 특별한 파장은 섬유의 굴절률에 주기적 변형을 추가한다. 다른 파장의 발광신호를 반사하는 분배된 FBG 센서와 시스템을 연결하도록 한 것이 특징이다.

○ 이 기술에서 우리나라는 후진적 상황을 보여 왔으나 최근에 FBG의 생산기업이 출현하였고(예: FBG Tech사), 대학과 연구기관의 논문발표도 비교적 활발한 편이다. 주로 구조물 진단, 교통재해 감지 등 재해감지 위주의 연구가 이뤄지고 있다. 핵심 서브시스템으로 광센서의 수요증가 추세와 기술/경제적 특성을 고려할 때, 향후 FBG에 관한 연구의 활성화와 기업의 기술경쟁력 강화가 요구된다.

저자: VESTAS WIND SYSTEM AS
자료유형: 특허정보