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(The facilities to manufacture large-diameter pipes on-site at wind farms can be set up and ready to go within about a month, says Keystone. Credit: Keystone Tower Systems)
최근 풍력 발전의 트렌드는 몸집을 키우는 것입니다. 바람을 받는 터빈의 지름이 2배가 되면 면적은 네 배가 되는 데다 더 높은 곳의 강한 바람을 받을 수 있어 실제 발전량은 4배가 넘기 때문입니다. 이에 따라 터빈의 지름도 자꾸 커지고 있고 이렇게 큰 풍차를 올릴 타워의 높이도 점점 높아져 웬만한 고층 빌딩 크기가 되고 있습니다. 당연히 타워를 용접하는데 걸리는 시간과 비용도 따라서 증가하고 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 GE는 덴버에 있는 키스톤 타워 시스템스 (Keystone Tower Systems)의 독특한 자동 용접 시스템을 도입했습니다. 이 시스템은 긴 강판을 나선형으로 말면서 자동으로 용접해 투입되는 인력과 시간을 줄이고 전체 비용을 절감할 수 있습니다. (영상 참조)
(동영상)
GE에 따르면 110m 타워의 경우 전체 비용의 20% 정도라면 150m 타워의 경우 29%까지 비용이 증가합니다. 따라서 앞으로 더 큰 풍력 발전기가 나올수록 비용은 추가로 더 증가하게 될 것입니다. 특히 이 문제는 바다 밑 깊은 장소까지 진출하고 있는 해상 풍력 발전 때문에 더 심해질 가능성이 있습니다. 철판으로 원통을 만든 후 용접으로 연결하는 제조 방식은 타워의 높이가 높아질수록 비례해서 시간이 더 걸리고 그만큼 투입되는 인력과 비용도 늘어납니다.
키스톤 타워 시스템스의 나선 용접 시스템은 자동화 시스템으로 투입되는 인력을 80% 정도 줄이고 시간은 무려 10분의 1로 줄일 수 있다고 합니다. 자동화 시스템으로 계속 쉬지 않고 돌릴 수 있다는 점을 생각하면 용접 속도가 특별히 더 빠르지 않더라도 상당한 시간과 비용을 단축할 수 있을 것으로 생각됩니다. 문제는 이렇게 만든 철제 타워가 충분히 튼튼하느냐입니다.
GE는 우선 GE 2.8-127 풍력 발전기에 이 타워를 사용해 성능을 검증하기로 결정했습니다. 이 풍력 발전기의 설계 수명은 40년으로 2.8MW 용량에 127m의 로터 지름을 지니고 있습니다. 타워의 높이는 89m입니다. 이 정도가 현재 키스톤 타워 시스템스가 지닌 나선 용접 시스템의 생산 최대치라고 합니다. 하지만 장비를 더 크게 만들면 지름 7m, 높이 180m급 대형 타워도 생산할 수 있다는 것이 제조사 측의 설명입니다.
현재 나선 용접 시스템의 생산 속도는 한 달 이내입니다. 과연 주장대로 비용과 시간을 절감하고 안전성까지 확보할 수 있을지 결과가 주목됩니다.
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