- 로 터(Rotor)와 블레이드(Blade) -

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1 - 로 터(Rotor)와 블레이드(Blade) -
“풍력발전의 이해” - 로 터(Rotor)와 블레이드(Blade) - 전북대학교 정보소재 공학과 강 길 영

2 개 요 1.로 터(Rotor)란? 2.로 터의 크기와 출력관계 3.블레이드(Blade) 4.공력블레이드 시스템
5.블레이트 피로 테스트 6.국내 블레이드 기술 현황

3 1. 로 터(Rotor)란? - 로 터(Rotor) 란 바람이 가진 에너지를 회전력(Torque)으로 변환시켜 주는 장치이며, 풍력발전기의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 효과적인 풍력발전을 위해서는 이러한 로터의 설계가 매우 중요하며, 특히 각각의 날개(Blade)의 설계가 아주 중요한 요소로 작용합니다.

4 2. 로 터(Rotor)의 크기와 출력관계 • 출력은 에 비례 • 블레이드 길이 10% 증가시 는 21% 증가
• 출력은          에 비례                                 • 블레이드 길이 10% 증가시 는 21% 증가 • 블레이드 길이가 길어질수록 효율 증가 ※ 주 :

5 3. 블래이드(Blade) 블레이드 재료, 구조적 하중 특성, 재료성능, 블레이드 디자인 및 수명을 고려한 재료 사용 Glass fiber reinforced plastics (GRP) : 유리 섬유 강화 플라스틱 가장 대표적인 재료로서 내식성, 내약품성이 우수하고, 높은 강도를 가짐, 현재 대부분의 대형 터빈에 사용 Rotor Blade Materials Most modern rotor blades on large wind turbines are made of glass fibre reinforced plastics, (GRP), i.e. glass fibre reinforced polyester or epoxy. Using carbon fibre or aramid (Kevlar) as reinforcing material is another possibility, but usually such blades are uneconomic for large turbines. Wood, wood-epoxy, or wood-fibre-epoxy composites have not penetrated the market for rotor blades, although there is still development going on in this area. Steel and aluminium alloys have problems of weight and metal fatigue respectively. They are currently only used for very small wind turbines

6 3. 블래이드(Blade) Why Not an Even Number of Blades?
The most important reason is the stability of the turbine. Modern wind turbine engineers avoid building large machines with an even number of rotor blades. Why are Rotor Blades twisted? So as to achieve an optimal angle of attack throughout the length of the blade

7 3. 블래이드(Blade) 날개수에 의한 구분 1-Blade 2-Blade (Teetering) 3-Blade
(The Danish 3-blade)

8 3. 블래이드(Blade) * 블래이드 구분별 특징 비교

9 3. 블래이드(Blade) * 회전수에 의한 구분

10 3. 블래이드(Blade) * 출력제어방식에 따른 구분 Stall(失速) controll
·한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어 날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어(경사도 조절장치는 유압으로 작동. 장기간 운전시 유압장치실린더와 회전자간의 기계적 링크부분 손상우려되며, 빠른 풍속변화시 순간적피크발생으로 시스템손상우려) Pitch controll ·날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어 한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 회전날개에 작용하지 못하도록 날개의 공기역학적 형상에 의한 제어로 고효율 발전량생산 및 기계적 링크가 없어 유지보수 수월 (피치각에 의한 능동적 출력제어 못하므로 과출력가능성 존재하며, 제동효율 좋지못함. 복잡한 공기역학 설계적용 필요

11 3. 블래이드(Blade)

12 4. 공력블레이드 시스템 풍력발전기의 주된 브레이크 시스템 스톨제어 터빈에 사용되는 전형적인 브레이크 시스템
터빈 및 기계 브레이크 시스템에 과부하 방지 블레이드 주 코드 방향이 회전면과 수직이 되도록 피치각을 90도로 회전시켜 최대의 공력저항을 발생시켜 로터를 제동시킴

13 5.테스트 Fatigue Testing of Rotor Blades at the Risoe National Laboratory Sparkær Test Centre in Jutland, Denmark Monitoring Fatigue Testing The measurement results from the strain gauges are continuously monitored on computers. Nonlinear variations in the pattern of bending may reveal a damage in the rotor blade structure

14 6 .국내 블레이드 기술 현황 중형(750kW)급 블레이드 핵심요소 기술 확보
회전자 설계 제작 기술 선진국 대비 70% 수준으로 실용화 가능 단계 브레이드 : 최초로 (주)한국화이바에서 750kW급 브레이드 개발완료 및 해외인증획득 (2001년) 미국 라거웨이사의 750kW급 Gearless Type 모델 적용 블레이드 및 발전기 제작능력 있으므로 향후 안정적인 시장확보시 국내 제작 풍력발전시스템의 실용화 가능함