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복합재 풍력블레이드 제조 기술

 
  연구책임자 : 박지상
전 화 : 055-280-3316
e-mail : jspark@kims.re.kr
   
 
   최근 지구온난화와 에너지 위기에 대한 대안으로서 풍력발전 기술이 크게 주목 받고 있으면서 관련 시장 역시 급격한 성장세를 보이고 있다. 이에 따라 풍력발전 관련 산업ㆍ경제적 가치도 높이 평가되고 있다.

 
   풍력 기술이 다른 에너지원에 비해 상대적인 경쟁력을 갖게 하는 것 주요한 요인 중 하나는 풍력터빈의 대형화이다. 터빈의 대형화에 따른 각 구성품의 중량과 하중이 큰 기술적 도전이 되었고, 이를 극복하기 위해 세계적으로 활발한 기술 개발 활동이 전개되고 있다.
   복합재 블레이드 기술은 풍력터빈의 대형화를 가능케 하는 가장 핵심적인 기술이다. 블레이드는 풍력터빈의 모든 출력과 하중의 근원이기 때문에 고효율 경량의 블레이드 설계/제조 기술은 풍력터빈의 대형화와 고효율화를 가능하게 한다.
   국내의 기존 복합재 블레이드 기술은 주로 제조기술 습득에 집중하여 유럽기술 지원 하에 750kW, 2MW 블레이드를 개발했다.
   그러다 (주)KM의 블레이드 제조기술과 KIMS의 설계 기술을 바탕으로 국내 기술로 3MW 블레이드 개발을 시도하였고 지난 3년여의 개발 끝에 제품 개발과 국제인증 획득에 성공했다.
   
 
 
   이번에 개발된 3MW 블레이드는 길이 44m, 중량 9.6t으로 가장 앞서 있는 유럽의 경쟁 제품 중량 11.2t 대비 10% 이상의 중량 절감을 이루어 냈다. 또 국제인증기관의 입회하에 극한하중시험을 무난히 통과하여 국내 블레이드 설계기술과 제조기술의 우수성을 입증했다. 특히 비교대상인 유럽 블레이드는 기준풍속 42m/sec인 class II급인 반면 이번에 개발된 국산 블레이드는 기준풍속 50m/sec class I급인 점과 가격경쟁력을 고려하여 고급 소재의 사용 없이 순수하게 설계기술과 제조기술만으로 차별화를 이루었다는 점을 감안해 유럽 선진 업체로부터도 국내 설계기술과 제조기술의 우수성을 높이 평가 받고 있다.

   개발된 시제품은 두산중공업의 국산 풍력터빈 모델 WinDS3000에 적용되어 작년 가을부터 제주도에서 실증운용 중에 있으며 우수한 성능을 보이고 있다.

   본 기술은 정부의 신재생에너지기술개발 지원 하에 재료연구소 풍력핵심기술연구센터와 (주)케이엠의 지속적인 블레이드 기술개발 노력의 결과로 이루어져 그 간의 풍력분야에 대한 정부지원과 민간 연구개발 노력의 중요한 결실로 여겨지며, 대형 풍력터빈의 핵심 부품인 블레이드 독자 기술 확보로 향후 블레이드의 수출산업화는 물론 국산 풍력터빈의 경쟁력을 높이는데도 크게 기여할 것으로 기대된다.

 
 
 
 
   이 기술을 적용해 풍력 블레이드를 국산화 할 경우 여러 가지 경제적 효과가 발생할 것으로 예상된다.
   특히 블레이드 단품 수출로 2012년 1500억원, 2015년 4500억원 매출이 기대된다.
   또 블레이드 산업은 기술집약적이면서 노동력 의존도가 큰 사업으로 생산규모와 비례해 높은 고용 창출 효과가 발생할 것으로 전망된다. 이에 따라 2012년 1500명, 2015년 5000명의 고용 창출 효과가 예상된다.
   이 외에도 블레이드 가격을 10%이상 절감해 풍력발전 시스템에 소요되는 비용 2%를 절감할 수 있으며 시스템 개발 기간도 25% 단축시킬 수 있다.
   이에 따라 풍력발전의 핵심 부품인 블레이드에 대한 경쟁력을 확보함으로써 국내 풍력발전 시스템 산업의 시장 경쟁력 강화에 크게 기여할 것이다.