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풍력터빈의 수명예측과 고급 제어전략을 위한 구조물 상태 감시 방법

전문가 제언: ○ 풍력터빈에 적용된 구조물상태감시(SHM: Structural Health Monitoring) 시스템이 고려되었다. 대형 풍력터빈에 현저한 구조적 하중이 풍력터빈의 하위시스템에 영향을 주는 손상누적으로 야기된 영향들 때문에 수명단축의 원인이 된다. 건강상태에 관한 풍력터빈 시스템의 지속적인 감시가 신뢰성 있고 효율적인 운영뿐만 아니라 효율적인 에너지 추출을 보장한다.

○ 최근에 풍력터빈시스템의 구조물 상태관리가 자동화된 온라인 고장 검출과 상태감시(CM: Condition Monitoring))시스템 통합을 통해 상당히 개선되었다. 하드웨어 부품(주로 센서기술)과 변화평가에 사용된 방법, 손상검출 및 손상누적 추정이 주어졌다. 해상풍력터빈 시스템에 주안점을 둔 구조적 하중을 다루는 방법과 접근법에 관한 최근 지식과 적용된 센싱 기술(특히 풍력터빈 블레이드, 기어박스 및 베어링)이 강조되었다.

○ 해상풍력터빈의 더 광범위한 설치의 장애 중의 하나는 해상풍력 운영과 보수비가 육상기반 비용의 2배 이상 높은 것이다. 이 비용을 낮출 수 있는 한 가지 방법은 스마트한 하중관리로 상태기반 보수의 일부로 구조적 건강 및 예측 관리 시스템을 사용하는 것이다.

○ KAIST의 손훈 등은 펄스 레이저 도플러 진동계를 블레이드 표면에서 저밀도로 스캐닝하여 초음파정보를 획득하고 이를 해석하여 손상이 존재하는 영역을 추정하였다. 추정된 손상영역에 대해 고밀도 스캐닝을 수행하여 손상위치를 파악할 수 있었다. 이를 위하여 비접촉식 초음파 생성/측정기술을 개발하고, 측정정보에 대한 신호처리를 거쳐 손상을 자동으로 감지하고 그 위치를 파악하는 기법을 개발하였다.

○ 최근 우리나라도 제주도 남쪽 해안에 3MW 해상풍력 10기 중 3기를 설치하였다. 미국과 EU처럼 SHM 기술에 대한 R&D를 수행하여 해상풍력터빈의 수명연장과 비용절감을 도모하여 전남 부안군 서해상의 2.5GW 발전단지를 성공적으로 수행해야 한다.

저자: Nejra Beganovic, Dirk Soffker
자료유형: 니즈학술정보