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풍력발전 장치용 베어링의 기술동향

전문가 제언: ○ 최근에 세계에서 제작되고 있는 풍차는 발전량을 늘릴 목적으로 대형화 추세를 보이고 있으며, 2MW급(1.5~2.5MW)이 주류를 이룬다. 한편 해상용이나 육상용 중에서도 운반이나 설치 공사에 제한이 없는 장소에서는 5MW급의 풍차가 도입되고 있으며, 앞으로 풍차의 대형화는 더욱 진행될 것이다.

- 또한 해상용 풍차의 증가와 대형화가 더욱 이뤄지면 경량화와 콤팩트화를 통한 고신뢰성의 베어링 개발의 필요성도 더욱 증대될 것이다. 이와 함께 풍차의 유지 보전 비용을 저감하기 위한 베어링과 윤활제의 상황감시, 예방보전 기술도 더욱 필요해질 것이다.

- 한편, 풍차의 주베어링과 조속기용 베어링으로는 볼 베어링(①)보다 롤러 베어링(②)이 많이 사용되며, 발전기용 베어링으로는 ②보다 ①이 많이 사용되는 특징이 있다. 이는 ②(원통형, 원뿔형, 자동 조심형 등)가 ①보다 접촉면이 훨씬 많으므로 큰 하중에 견딜 수 있으며 타격력이 큰 경우에도 적합하기 때문이다. 또한 발전기용 베어링은 축과 베어링의 접촉 면적을 줄여서 마찰 손실을 극소화할 필요가 있기 때문이기도 하다.

○ 우리나라의 제주도, 동해안, 대관령 등에는 작은 규모이지만 풍력발전이 가동 중이며, 서·남해 지역에 해상 풍력발전단지를 야심적으로 건설할 예정이다. 또한 우리나라의 세계선도 산업인 조선 기술에서 축적된 유체역학적 노하우를 풍력발전에 적용시키면, 풍력발전 설비생산 기술 부문에서도 조선 분야에 못지않은 세계선도 국가로 발전될 수 있을 것으로 예측하는 국내외 전문가들의 견해가 많이 발표되고 있다. 우리나라의 국가규격(KS)에도 풍차의 베어링과 관련된 내용이 AGMA, IEC, ISO 규정과 지침에 준하여, KS CIEC 61400-1 등에 명시되어 있다. 따라서 풍차의 핵심 기술인 베어링의 개발, 응용, 해석에는 이를 우선 참고할 필요가 있다.

저자: IKEDA H., HORI M., YAMADA Y.
자료유형: 학술정보