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풍력발전기 (Wind turbine) 수명 평가

풍력 발전기의 미래 사용 적합성 평가

풍력발전기(wIND Turbine) 수명 평가란?

통상 풍력발전기는 설계 수명 20년을 가정하여 개발됩니다. 그러나 실제 풍력단지의 운영 조건은 풍력발전기 개발 시 가정했던 조건과 차이가 나기 때문에 실제 풍력발전기의 수명은 환경에 따라 차이가 날 수 있습니다. 예를 들어, 사이트의 풍황 조건이 설계 시의 가정보다 더 완화된 조건일 수도 있고, 경우에 따라서는 인근 환경의 변화로 풍력발전기의 피로도를 증가시키는 난류 강도가 증가할 수도 있습니다.

단순히 서류상으로 판단할 때 풍력발전기의 수명이 다한 것처럼 보일 수도 있습니다. 그러나 TÜV SÜD의 경험에 의하면 수명 평가 결과, 대부분의 풍력발전기의 설계 수명보다 더 오래 운영할 수 있음을 확인할 수 있었습니다. 예를 들어, 20년 간의 운전 중 마모에도 불구하고 일반적으로 풍력발전기의 기초에는 별다른 손상이 없기 때문에 비교적 적은 비용과 조치로 풍력발전기의 잔존 수명을 연장할 수 있습니다.  

풍력발전기의 수명 연장 평가는 실제 상태 조사와 더불어 주변 환경의 변화까지 분석하는 평가 기법으로 풍력발전기의 설계 수명이 거의 끝나는 시점이나 마지막 해에 수행됩니다. 이 과정은 두 단계로 나누어 진행됩니다.

  1. 분석 평가 : 풍력발전기의 주요 부품에 대한 상태 점검 및 지속 운전 가능성을 평가합니다. 소프트웨어 기반의 시뮬레이션 기법을 사용하여 풍력발전기의노출된 실제 응력 및 하중의 조건을 설계 당시 수치와 비교합니다. 이 때 물리적 검사 결과도 계산 과정에 포함됩니다.
  2. 물리적 평가 : 물리적 평가의 목적은 부품 손상 및 주변 환경의 변화를 분석하는 것입니다. 검사를 시행하기에 앞서 기술 문서 및 유지 보수 기록, 수리 보고서 뿐만 아니라 기상 조건 및 풍력발전기의 출력 성능 데이터가 평가되며, 이를 통하여 풍력발전기의 결함 및 위험 요소를 찾을 수 있습니다. 이 단계에서는 특히, 풍력발전기의 주요 부품인 로터 블레이드 및 기어박스, 타워, 기초 구조에 대한 평가가 이루어집니다.
    기어박스 또는 기타 부품의 기어 장치, 베어링의 부식 및 균열, 비정상적인 소음 징후를 확인하기 위해 하중을 지지하고 있는 부품 및 안전 관련 부품을 모두 검사하고 특정 유형의 풍력발전기인 경우에는 그와 관련된 결함 및 위험요소를 조사하게 됩니다

풍력발전기 (WTG) 수명 평가의 중요성

경험에 따르면, 풍력발전기의 수명은 흔히 설계 당시의 예상보다 수년 더 연장될 수 있습니다. 현장의 바람 상태는 설계 시 반영된 것보다 낮은 하중 조건을 수반할 수 있으며, 풍력발전기의 타워에 별다른 손상이 없는 경우가 흔히 있습니다. 따라서 비교적 적은 수리 비용과 조치로 수명을 연장할 수 있습니다.

수명 평가를 통해 현장에서 풍력발전기의 운전을 연장하면 다음과 같은 다양한 이점이 있습니다.

  • 투자 수익 향상 (Return of Investment)
    유지보수 비용 및 운영비 대비 풍력발전기의 수명을 연장함으로써 얻는 발전 수익이 더 클 경우 간단한 조치로서 더 많은 수익을 창출할 수 있습니다. 평가 결과는 각 터빈이 몇 년 더 운전 가능할 지 예측하는 데 도움이 되며, 적절한 유지보수 계획을 수립하여 잠재적 비용을 예측할 수 있습니다.
  • 위험 감소
    구조적 무결성 확인 및 안전 관련 장비에 대한 평가는 풍력발전기의 위험 상황과 주요 부품의 손상 또는 전체 손실을 방지하는 데 도움이 됩니다.
  • 예측 가능한 비용 및 운전 종료
    수명 평가의 결과는 풍력발전기의 잔존 수명 기간에 발생할 수 있는 수리 및 보수 비용을 더욱 정확하게 예측하고 그에 따라 유지보수 또는 운전 종료를 계획하는 데 도움이 됩니다.
  • 보험 및 규정 준수 요구 사항 충족
    검사 보고서를 작성하면 보험사 및 승인 기관에 풍력발전기가 여전히 목적에 적합하다는 증거를 제시할 수 있습니다.
  • 사전 판매 평가
    설계 수명 도달 전에 풍력 단지를 판매할 계획이라면 수명 평가를 통해 풍력발전기가 최신 표준에 따라 유지 관리되고 있음을 입증하는 것이 매우 중요합니다.

TÜV SÜD는 풍력발전기의 미래 사용 적합성을 평가합니다

TÜV SÜD는 풍력발전기 잔존 수명 평가에서 30 년 이상의 풍부한 경험을 가지고 있습니다. 높은 기술력을 가진 숙련된 팀이 고객과의 긴밀한 협력을 통해 프로젝트를 이해하고, 풍력 발전단지의 요구 조건을 충족시킬 수 있는 평가 계획을 개발합니다. TÜV SÜD가 제공하는 서비스는 다음과 같습니다.

  • 부지 별 바람 상태 분석 : 풍력발전기의 설계 추정치와 실제 하중을 비교하고 둘 사이의 불일치를 평가하는 데이터를 수집합니다.
  • 풍력발전기 하중 분석 : 블레이드, 볼트 연결, 타워, 기어박스 등과 같은 하중 지지구조물에 가해지는 하중을 평가합니다.
  • 풍력발전기 구성 요소의 포괄적인 강도 분석 : 당사의 전문가는 하중을 지탱하는 구성 요소에 대해 다양한 시뮬레이션을 수행합니다.
  • 주요 풍력발전기 유형 및 제조 업체에 대한 포괄적인 기술 지식 : 당사는 업계의 주요 업체와의 협력을 통하여 수십 년 간 축적된 풍력발전기 유형에 대한 지식을 보유하고 있습니다.
  • 검사 노하우 : TÜV SÜD 전문가들은 매년 수천 개의 풍력발전기를 시험합니다.

TÜV SÜD는 독일 Type Certificate Approval 공인 인증 기관이며 전 세계에 시험소를 보유하여 세계적으로 인정받는 인증 기관입니다. TÜV SÜD는 품질, 공정성 및 안전에 중점을 두고 있으며, 수많은 풍력 기업이 신뢰하는 전문 파트너입니다.

풍력발전기 수명 평가 서비스

TÜV SÜD는 풍력발전기 잔존 수명 평가에 있어 선도적인 글로벌 기업으로 신뢰성 있는 수명 예측 자료를 산출하기 위해 포괄적인 분석 서비스를 제공합니다. 제공 서비스는 다음과 같습니다.

  • 초기 데이터 평가 : 풍력발전기 구성 요소가 설계에서 예측했던 하중을 견딜 수 있는지 파악하기 위해 기계부품 관련 문서, 유지 보수 서비스 이력 및 기상 데이터를 분석합니다. 이러한 단계는 풍력발전기 설계 수명 이후에도 계속 운전 가능한지를 확인하는 데 도움이 됩니다.
  • 현장 심사 : TÜV SÜD 전문가들은 운전 및 유지보수 기록을 검사하고 기어박스 및 베어링 어셈블리 등 에서 발생하는 부식 및 균열, 비정상적인 소음을 확인하여 풍력발전기 모델 별로 확인된 특이점 및 상태 데이터를 바탕으로 분석을 수행합니다. 또한 풍력발전기의 주변 환경을 조사하여 풍력 단지 확장과 같은 변화가 해당 지역의 바람 조건에 미치는 영향력을 규명하고 그에 따른 난류 강도를 계산합니다.
  • 수명 시뮬레이션 및 보고서 : 수집된 정보는 소프트웨어 기반의 모델에 반영되어 풍력발전기의 운전 수명 예측과 관련된 보고서를 생성하고, 풍력발전기의 운전 중단과 유지보수 중 어떤 선택이 더 유리한지 결정하기 위한 독립적인 분석 근거를 제공합니다. 또한, 추가 유지관리 및 수명 연장에 대한 권장 사항도 제공합니다.

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