기계연, 대형 풍력발전기용 증속기 인증 시험 기반 구축

기계연구원이 5.8MW 풍력발전기용 증속기 시험을 수행하고 있다

아주경제 이한선 기자 = 대형 풍력발전기용 증속기 인증 시험이 국내에서 가능해 진다.

한국기계연구원은 시스템신뢰성연구실 이근호 박사팀이 5MW급 증속기를 인증 시험할 수 있는 6.7MW 증속기 시험장비를 구축했다고 3일 밝혔다.

기계연은 구축된 장비로 독일 풍력전문 인증기관인 DEWI-OCC 입회하에 국내 최대인 5.8MW 증속기 인증 시험을 성공적으로 수행해, 장비 성능 검증 및 시험‧평가‧인증의 기반기술을 확보했다.

국내 기술로 증속기 인증시험 기반을 구축한 것은 처음으로 5.8MW까지 시험 가능한 것은 아시아 최대 규모다.

풍력발전기용 증속기는 블레이드, 베어링, 발전기 등과 함께 풍력발전기를 구성하는 핵심요소 부품의 하나로 저속‧고토크의 입력 동력을 고속‧저토크의 출력 동력으로 변환해 주는 중요 부품이고 사전에 필수적으로 성능 및 신뢰성을 검증 받아야 한다.

기존에 사용하는 증속기 시험방식은 다이나모타입으로 입출력 부분에 전기모터를 사용해 그 가운데에 일렬로 센서와 시험하고자 하는 증속기를 배치해 하중이나 토크를 재현하는 방식이었다.

이 경우 시험 시 부하의 재현이나 증속기 설치 공간 등이 자유롭다는 장점이 있으나 전기모터 가격이 비싸 5.8MW 시험의 경우 100억 정도의 비용이 발생한다.

이번 개발한 시험장비는 기계식 토크순환방식으로 시험 대상 증속기를 기어박스와 순환 형태로 묶어 토크가 내부에서 순환하며 전기모터로 외부 회전력을 받아 시험을 수행하는 방식으로 전체 구축비용이 기존 방식의 30% 밖에 되지 않아 경제성이 높고 투입 동력도 800KW로 기존 방식의 15% 정도로 유지비가 적게 드는 장점이 있다.

현재까지 개발된 기계식 토크순환방식의 시험장비는 증속기의 토크암에 비틀림을 가해 토크가 발생되도록 하는 형식으로 비용과 투입 동력 면에서 월등하지만 여러 가지 형식의 시험체에 적용하기 어렵고 내부에 순환되는 토크를 자유롭게 재현하기 어렵다는 단점이 있었다.

이번에 구축한 장비는 기계식 토크순환방식에 별도의 유성기어식 부하재현장치를 설치해 토크를 재현하고 다양한 기어박스를 시험할 수 있으며 부하재현장치 내의 유압 액추에이터를 제어해 다이나모타입과 같이 원하는 토크를 자동 제어 할 수 있다는 점이 특징이다.

지금까지는 국내에서 5MW급 풍력발전용 증속기를 시험‧평가‧인증 할 수 있는 기반이 취약해 높은 비용으로 해외 기관에 의존해 왔으나 이번 장비 및 시험‧인증 기술 개발로 국제 수준과 동등한 절차로 수행이 가능해져 향후 국내 풍력발전기용 증속기 인증용 시험과 개발품의 성능 및 내구 시험을 수행할 계획이다.

연구책임자인 이근호 박사는 “이번에 구축된 대형 증속기 시험‧평가‧인증 기술과 시험장비는 대형 풍력발전기용 증속기 국내 상용화에 크게 도움이 될 것”이라며 “풍력발전기의 국제경쟁력을 높여 신재생에너지인 풍력산업 확대에 기여하겠다”고 밝혔다.

이 시험장비는 현재 국내특허가 5건 등록됐고 추가로 2건의 출원을 준비중이다.

현재까지 2MW 증속기와 5.8MW 증속기를 시험했고 향후 2~3MW급 증속기 및 5MW급 증속기를 시험할 계획으로 대형 산업용 감속기나 선박용 기어박스의 시험, 평가에도 활용할 예정이다.