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대형 풍력터빈의 시스템 안전 분석

전문가 제언: ○ 풍력터빈은 전 세계 전기소비의 약 3%를 공급하는 전력 에너지 수확 기술을 가진 청정 에너지원이다. 결과적으로 풍력터빈에 대한 요구와 기대는 계속 증가하고 있다. 그러나 풍력터빈의 가혹한 작업환경 때문에 현대 대형 풍력터빈은 여러 유형의 실패를 겪고 있다.

○ 그래서 안전공학은 풍력에너지가 전통적인 소스에 대해 경쟁력을 갖고 요구되는 신재생 에너지 목표를 달성하기 위하여 중요한 문제이다. 풍력터빈을 위한 안전공학의 연구는 극적으로 증가하였다. 따라서 본문은 더 많은 전문가가 현재 연구현황을 알고, 관련 연구자들을 위해 지침을 제공할 목적으로 주요 기본연구 종류와 방법 및 시스템분석에 관련된 응용을 검토하였다.

○ 한전연구원의 J-Y Paek 등은 설계정보를 갖는 통계적 방법과 바람 상태의 변동성 영향을 포착하는 실시간 측정기반 학습 알고리즘을 조합한 풍력터빈을 위한 새로운 블레이드 감시법을 제시하였다. 이 블레이드 감시 시스템은 전남 부안군 서해의 2.5 GW 해상풍력단지를 위한 SCADA 시스템의 핵심 감시 기술로 사용될 것이다.

○ 군산대학교 선민영등은 ANSYS Workbensh를 이용하여 5MW급 해상풍력발전 시스템을 탑재하는 자켓 타입형 하부 구조물의 최적 설계에 대한 해석 결과, 극한하중 경우에 구조물은 변형량이 1이하로 나타나서 허용응력 설계법으로 분석 수행한 결과 안전성을 확보한 것으로 확인 되었다.

○ 허브, 발전기, 센서, 브레이크, 요 시스템 및 구조물의 보고된 실패율은 다른 연구들 사이에 변화가 크지 않다. 블레이드, 제어시스템 및 전자 부품은 실패율과 관련해서 가장 자주 인용되고 기어박스, 발전기 및 블레이드는 정지 기간과 관련해서 가장 정지 시간이 길다.

○ 해상풍력단지의 안전은 혹독한 태풍과 파도 및 조류의 영향을 받으므로 설계 단계부터 고도의 신뢰성분석, 실패분석 및 위험분석이 수행되고 SCADA와 CMS가 고려되어야 해상풍력의 O&M 비용을 감소하여 경쟁력을 갖게 될 것이다.

저자: Xin Jin, Wenbin Ju, Zhaolong Zhang, Lianxin Guo, Xiangang Yang
자료유형: 니즈학술정보