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10MW 풍력터빈의 RAMS 분석 방법

전문가 제언: ○ 해상풍력에서는 육상보다 속도가 높고 안정적인 바람을 받아 에너지 비용을 줄이고 규모에 의한 투자효과를 얻기 위해 10MW 이상의 대형 터빈을 필요로 한다. 선진국에서는 풍력발전산업 육성과 보급 확대를 위해 정부차원에서 지원을 하고 있으며 Vestas 등을 중심으로 5MW 급의 터빈을 상용 생산하고 있으며 10MW 급을 개발 중에 있다.

○ 해상풍력단지를 검증된 5MW 표준 풍력터빈으로 구성하면 수많은 풍력터빈을 필요로 하는데 10MW처럼 대형 풍력터빈이 개발된다면 해상에서 더 많은 바람을 활용할 수 있으므로 더욱 경제적인 설치운영이 가능할 것이다. 본 문헌은 10MW 풍력터빈을 기준으로 RAMS 관점에서 해상풍력발전의 가능성과 도전하여야 할 사항에 대해 설명한다.

○ RAMS 분석은 설계특성에 따른 성능을 평가하고, 운영시스템의 효율을 측정하고, 또한 응력집중이 높게 발생하는 영역을 발견하기 위하여 운영단계에서 수집한 피드백을 바탕으로 유한요소와 피로부하분석을 수행한다. 측정과 분석 정밀도는 운영전략을 기획하기 전에 시스템 출력의 가용성을 보강하기 위하여 RAMS 관련 이슈와 도전에 좌우된다.

○ RAMS 관련 분석내용은 투자자가 아이디어를 수용하고 그 투자로부터 어떻게 이득을 취할 것인가를 검증하고, 어떤 설계의 터빈을 선택할 것인지를 결정한다. 또 풍력발전단지의 위치, 규모 및 레이아웃, 상태 모니터링 시스템(CMS), 고장률 및 운전 전략을 수립하고 전력수요에 대응하고 터빈을 점검 및 보수하는데 중요한 정보인 전력 생산을 예측하는 것을 포함한다.

○ 우리나라도 2020년까지 서해에 2.5GW의 해상풍력발전 단지 건설을 추진 중이며 이를 통해 세계 3대 해상풍력 강국으로 도약할 계획이다. 이를 위해 두산중공업, 대우조선해양, 삼성중공업 등 풍력발전시스템 공급사들이 5∼10MW급 풍력발전기를 각각 2∼3기씩 공급할 계획이다. 국내 관련 기관이 협력하여 신뢰성 있는 풍력발전 시스템의 RAMS 분석을 구축함으로 해상풍력 관련 산업의 획기적인 발전을 기대한다.

저자: Zafar Hameed, Jorn Vatn
자료유형: 학술정보