전 세계적으로 풍력 발전 용량이 증가함에 따라 기어박스의 신뢰성 확보가 핵심적인 과제가 되었습니다. 음향 이미징은 강력한 조기 경고 솔루션을 통해 작업자가 문제가 악화되기 전에 감지하고 터빈을 효율적으로 가동할 수 있도록 합니다.

모든 정부에서 에너지 공급 문제는 물류, 재정 및 환경 고려 사항을 넘어 지정학적 요인까지 포함하는 복잡한 의사결정을 수반합니다. 이러한 모든 요소가 전 세계적으로 풍력 터빈의 급속한 확장에 영향을 미쳤지만, 특히 환경 및 지정학적 우려가 비약적인 성장을 주도하는 데 결정적인 역할을 했습니다.

풍력 에너지의 전 세계적 성장

2023년 전 세계 풍력 산업은 역대 최대 규모 117기가와트의 신규 발전 용량을 설치했으며, 이는 전년 대비 50%나 증가한 수치입니다. 이러한 급증으로 전 세계 풍력 발전 총 용량은 1,000기가와트를 넘어섰습니다. 중국이 신규 설치에서 주도적 역할을 하고, 그 뒤를 미국, 독일, 인도가 이었습니다. 풍력 터빈의 대다수는 육상에 설치되어 있으며, 해상 풍력은 나머지 7%를 차지합니다. 그러나 해상 풍력은 더 빠르게 성장하고 있으며, 많은 국가가 신기술 개발 및 투자에 집중함에 따라 향후 더 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

장기적인 관점에서 풍력 에너지 부문은 계속해서 성장세를 이어갈 것으로 보이며, 세계풍력에너지협의회(GWEC)에 따르면 연평균 성장률(CAGR) 8.8%를 기록할 것으로 예상됩니다. 육상보다 강하고 일관된 바람이 부는 해상 풍력 발전 용량은 2030년까지 현재 수준에서 10배 성장할 것으로 예상되며*, 이는 이 부문의 엄청난 성장세를 보여주는 대표적인 사례입니다.

터빈 유지보수의 과제

풍력 포집의 특성상 풍력 터빈은 일반적으로 접근이 어려운 외딴 지역에 위치합니다. 해상 풍력 발전소는 건설과 유지보수 측면에서 모두 물류 관련 문제를 확실히 제기하지만, 육상 터빈조차도 풍력 포집이 극대화되는 외딴 산악 지형에 배치될 경우 유지보수 작업자에게 실질적인 어려움을 초래하는 경우가 많습니다.

터빈 내부조차도 유지보수를 위한 물류 작업이 어려울 수 있습니다. 기어박스가 있는 나셀(nacelle)은 이동 공간이 매우 협소한 타워를 통해 접근해야 합니다. 나셀 내부로 무거운 부품을 집어넣고 윤활유를 주입하는 일은 종종 어려운 작업이 되는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 주요 나셀 부품의 내구성과 신뢰성을 향상시키는 모든 조치는 풍력 발전소 작업자에게 매우 중요한 일이 됩니다.

풍력 터빈의 중요 부품 중 하나는 기어박스입니다. 기어박스는 블레이드 샤프트의 회전 속도를 전기 발전기에 맞게 높여주는 역할을 하며, 이 과정에서 토크는 낮추고 회전 속도는 증가시킵니다. 샤프트로부터 속도를 증가시키는 이러한 시스템의 효율성을 고려하여, 많은 설계에서는 유성 기어박스 시스템을 채택하고 있습니다. 헬리컬 기어 배열과 여러 개의 베어링으로 구성된 이 기어박스는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 가격도 고가입니다. 부품 교체 비용뿐만 아니라 흔히 발생하는 교체 부품을 확보하는 물류적 어려움으로 인한 터빈 가동 중단 측면에서 고장이 발생하면 천문학적 비용이 초래될 수 있습니다. 이러한 이유로 중요 부품의 사전 상태 모니터링이 필수적입니다. 잠재적인 문제를 조기에 감지하면 작업자가 문제가 악화되기 전에 해결할 수 있어 비용이 많이 드는 가동 중단 시간을 줄이고 터빈 수명을 연장할 수 있습니다.

효과적인 조기 경고 시스템으로서의 음향 이미징

Flir는 베어링이 고장의 초기 징후를 보일 때 발생하는 비정상적 소리를 감지할 수 있는 일련의 고급 음향 이미징 카메라를 출시했습니다. 이 휴대용 카메라는 비접촉 방식이며, 상당히 먼 거리에서도 소리를 포착할 수 있어 작업자를 안전하게 보호하고 작업 중단 없이 검사를 실시할 수 있습니다. Flir Si2 시리즈에는 소리를 포착하는 12MP 카메라가 탑재되어 있으며, 신호는 5인치 1280×750 고화질 컬러 화면에 표시되어 선명하고 간결한 실시간 결과를 제공합니다.

이 경량의 최첨단 장치는 예방적 유지보수를 위한 조기 경고 시스템을 제공하도록 설계되었습니다. 베어링 및 기어박스 시스템의 이상을 감지하는 것은 이 장치의 많은 응용 분야 중 하나일 뿐입니다. 또한 압축 공기 또는 가스 시스템의 누출을 식별하고 전기 시스템의 부분 방전을 감지하여, 상당한 비용 절감뿐만 아니라 잠재적으로 위험한 환경에서 보건 및 안전을 보장할 수 있습니다.

Flir의 음향 카메라 제품군에 대한 자세한 내용은 현지 대리점 또는 Flir 유통업체에 문의하십시오.

*출처: KP Group