'풍력발전 블레이드 표면상태 감지시스템' 개념도

풍력발전의 블레이드 손상과 파손을 효과적으로 대응할 수 있는 '풍력발전 블레이드 표면상태 감지시스템'이 세계 최초로 개발됐다.

그동안 풍력발전기의 경제적 손실에 있어 큰 부분을 차지하고 있는 블레이드 손상 및 파손에 대한 블레이드의 표면 상태를 감지할 수 있는 시스템은 개발된 바 없었다. 또한 블레이드의 손상 및 파손 발생 시 해상 출항허가(풍량,풍속,파고 등) 및 작업 Scheduling 등으로 인한 유지보수의 어려움이 있어 왔다.

에스지이엔지(주)와 한국에너지기술연구원이 공동으로 풍력발전의 표면상태를 감지할 수 있는 '풍력발전 블레이드 표면상태 감지시스템' 을 최근 개발해 관심을 모으고 있다. 이번 연구개발에는 에스지이엔지의 김경환 대표, 양경 전임연구원, 한국에너지기술연구원의 김홍우 박사, 박철호 박사가 각각 참여했다.

사실 전세계적으로 해상풍력의 풍력발전 시장은 2020년 기준 837GW에서 2026년 1,395GW로 약 1.7배 가량 성장할 전망된다. 이에 따라 풍력발전 유지보수 시장도 2019년 전망치에 따르면 약 4조5천억원 규모로 블레이드 표면상태 감지에 대한 역할의 중요성이 대두되고 있는 실정이다.

우리나라도 지난 해 말 수립된 제10차 전력수급계획에서 2030년 신재생에너지 비중이 30%에서 21.6%로 축소됐지만 그중 태양광·풍력 발전량 비율이 약 87:13에서 60:40으로 조정할 만큼, 풍력발전의 경제성을 높여야 하는 과제를 안고 있다.

산업통상자원부는 2030년까지 풍력발전의 발전용량을 연간 1.9GW 보급을 계획하고 있으며, 전남도에서는 신안에 대규모 해상풍력발전단지 조성사업(8.2GW)이 총 사업비 48조원을 들여 2030년까지 완공을 목표로 하고 있다.

풍력발전 블레이드 표면상태 감지센서.

이번에 개발된 '풍력발전 블레이드 표면상태 감지센서(Rain erosion&Icing복합 detection sensor)'은 풍력발전 블레이드 표면상태 감지센서를 통해 측정된 데이타를 무선으로 수신 및 확인하는 모니터링 소프트웨어로 개발됐으며 국내 최초 풍력발전 블레이드의' Rain erosion&Icing' 실험 평가장비의 구축 및 개발로 완성된 것이 특징이다.

'풍력발전 블레이드 표면상태 감지센서'는 풍력발전 블레이드에서 바람에 직접적으로 맞닿아 착빙/결빙 및 코팅의 박리가 가장 많이 이루어지는 리딩 엣지(Leading Edge) 부분에 센서가 부착되어 Rain erosion 및 Icing을 감지하고 측정된 데이타를 무선통신을 통해 모니터링 시스템으로 송신해 블레이드의 손상 및 파손의 선제적 대응을 할 수 있도록 했다. 그로 인해 풍력발전기의 내구성 저하와 발전효율의 저감에 대한 전력손실을 예방해 경제적 손실을 최소화한 것이 특징이다.

Rain Erosion 및 Icing 실험 평가장비.

'Rain erosion&Icing' 실험 평가 장비는 한국에너지기술연구원(KIER)의 제주글로벌연구센터에 설치 및 관리 중에 있으며, 풍력발전기의 특성상 규모가 크고 거리가 멀어 실험 및 분석에 대한 한계가 있기 때문에 극한의 상황과 비슷한 환경을 고려해 개발·제작한 실험 평가장비로 최대 선속도 160㎧까지 가동 가능하다. Digital Camera와 3D Profile Scanner를 활용한 정량적 수치 해석을 통해 데이타를 이미지화해 관찰·분석이 가능함에 따라 풍력발전 블레이드와 관련된 실험과 평가지원 및 개발을 연계할 수 있는 기술력을 확보하게 됐다는 평가다.

남형권기자는...

한양대 신문방송과에서 언론학을 전공하고 에너지경제신문, 한국에너지신문, 전기신문, 산경에너지 등에서 25년의 기자생활을 했다.
2017년 6월부터 에너지타임뉴스 발행인 겸 편집국장을 맡고있다.

남형권 기자  cabinnam@enertopianews.co.kr

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