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풍력 발전기에 PCB 스테이터를 사용할 경우 신뢰성 향상과 성능 개선이 있는 것으로 최신 테스트 결과 나타나

Boulder Wind Power
2013-10-07 20:00 2,047

콜로라도 루이빌, 2013년 10월 7일 /PRNewswire/ -- 보울더 윈드 파워는(이하 BWP) 최신 테스트 결과에 기반하여 다음과 같은 내용을 발표하였다. PCB 스테이터를 사용할 경우 전통적인 제너레이터와 비교하여 절연내력 및 내구성이 확실히 높아진다는 것이다. 성능 향상뿐 아니라 경량화 및 모듈화된 디자인을 통해 PCB 스테이터는 에너지 생산량은 높이면서 BWP 제너레이터의 운영 및 유지보수 비용을 현격히 감소시키는 것으로 나타났다.

(사진 :  http://photos.prnewswire.com/prnh/20131007/CG92394)

PCB 스테이터 기술의 개발 회사인 코어 이노베이션의 (이하 코어社) 다양한 제품에서 이미 PCB가 제너레이터에 적용되어 왔다. 변속 야외 잔디 깎기 기계 제너레이터의 스테이터로 사용되는 PCB를 코어사는 2000년대 초반부터 개발해 왔으며, 이후 여러 가지 응용 영역에서 점진적인 개발 활동을 이어왔다.

 "코어 아웃도어 파워 이큅먼트는 (코어 이노베이션과 BWP의 자매회사) 트리머, 블로어, 에저, 잔디 깎기 기계 등 다양한 전문용 무가스 (gasless) 장비를 연간 5만에서 10만대씩 공급하고 있습니다." 코어 아웃도어 파워 이큅먼트의 사장인 Lincoln Jore의 말이다. "PCB 기술의 신뢰성과 변속 모터 및 제너레이터에 대한 광범위한 응용 사례에 기반하여 750 KW급 장비가 이미 개발되어있으며 이외 많은 장비가 현재 개발 중 입니다." 

2009년 창립이래 BWP는 요건이 까다로운 풍력 발전 장비에 사용하기 위한 PCB 기술에 있어 눈부신 발전을 이뤄왔다. 제조 공정에 신규 기술을 적용하여 PCB의 구리코일 밀도를(copper coil density) 증가시켰으며 전반적인 시스템 성능도 개선하였다. 뿐만 아니라 약 1백만 달러의 투자를 통해 최신의 테스트 환경을 콜라라도 루이빌 본사에 구축하였다. 이 테스트 환경에서는 극한의 전기 및 기계적 부하를 발생하여 PCB 스테이터를 테스트 하는 것이 가능하며, 이를 통해 최악의 운영 조건에서 PCB 스테이터의 수명 주기 25년을 보장하는 것을 목표로 하고 있다.

 "본사의 특허 기술인 PCB는 이미 검증된 업계 표준 프로세스를 사용하고 있으며 이를 통해 컨덕터와 절연 시스템 간의 최적의 단일성을 (uniformity) 보장하고 있으며, 제너레이터 와인딩에 있어 과거와 같이 취약하고 노동 집약적인 제조 방식은 지양하고 있습니다." BWP의 엔지니어링 부사장인 Paulo Guedes-Pinto의 말이다. "모듈화 디자인을 통해 크레인 없이 '플러그 앤 플레이' 방식으로 타워에서 부품 교체가 가능하기 때문에 다운 타임, 운영 및 유지보수 비용이 상당히 감소됩니다."

BWP의 CEO인 Andy Cukurs는 "PCB 기술은 1940년대 개발된 이후, 의료용 전자 장비 및 항공 우주 산업 등 민감한 성능을 요하는 분야에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 까다로운 응용사례를 통해 다양한 경험을 축적할 수 있었으며, 성공적으로 프로세스를 업그레이드 해왔습니다. 앞으로도 풍력에 적용 가능한 기술을 더욱 향상 시켜 나갈 것입니다. 이를 통해 제너레이터의 성능 및 신뢰성에 크게 기여할 수 있는 의미 있는 기술을 시장에 제공코자 합니다."라고 포부를 밝혔다.

최근 종료된 PCB 스테이터에 대한 전압 내구 시험에서는 PCB 스테이터의 절연 성능과 전통적인 선형권선 운모 테이프 절연 시스템의 성능을 비교하고 있다. 시험 결과 PCB 스테이터의 인슐레이션이 운모 테이프 인슐레이션과 비교할 경우 동일 유전 응력상에서 80에서 100배 더 지속되는 것으로 나타났다. 이 같은 독보적인 신뢰성에 대해서 BWP는 다음과 같은 장점이 있기에 가능하다 설명하고 있다.

  • 전통적인 와인딩 제조 방식과 달리 PCB의 제조 공법은 자동화 되어 있으며 사실상 작업자의 기술이나 경험에 영향을 받지 않는 방식이다. PCB 와인딩 엔드 턴의 경우 완벽하게 PCB 인슐레이션의 지원을 받으며 코일 스트레이트 섹션과 엔드 턴 사이에 불연속성이 없다. 이를 통해 특히 코일이 철심 밖으로 나오는 부분 등 전통적인 와인딩에서 발견되는 스트레스 상승 요인을 제거할 수 있게 되었다.
  • PCB 구조를 통해 코일 컨덕터에 작용하는 전자기력을 더욱 잘 지원하고 전달 할 수 있다. 절연 시스템이 거의 균일한 상태이며 FR4 에폭시 라미네이트를 사용하여 엔드 턴을 포함해서 전체 와인딩을 완전히 감싸주고 있다.
  • 절연에 사용되는 재료가 비슷한 열 팽창 계수를 지니고 있어서 컨덕터뿐 아니라 PCB 전반에서 열 관련 스트레스를 크게 감소시켜 준다.
  • 전통적인 제너레이터의 경우 구리 코일의 온도가 철심과 냉매의 온도보다 훨씬 높은 반면, PCB의 경우 구리 와인딩과 냉매 사이에 최소한의 온도 경사만이 존재한다.

"풍력 산업이 기존의 에너지원과 경쟁함에 있어 제너레이터의 신뢰성 및 출력을 높이는 것은 중요합니다. 특히 적극적으로 재생 에너지를 필요로 하고 청정한 에너지 발전을 추구하는 국가에 있어서는, 풍력의 신뢰성 및 수익성을 개선을 위한 검증된 기술적 개선 사항이 제너레이터에 적용될 수 있도록 하는 것은 중요합니다. "  라고 CEO인 Andy Cukurs는 다시 한번 강조했다.

상세문의 연락처:
Byron Boone, +1 (303) 630-1443,
byron.boone@boulderwindpower.com

보울더 윈드 파워는
BWP는 미국 콜라라도 루이빌에 자리잡은 기업으로서 유틸리티급 전력 생산을 위한 첨단 풍력 터빈 제너레이터 및 풀 파워 컨버터 기술을 개발해 왔다. BWP의 차세대 발전 기술은 여타 윈드 터빈의 드라이브 트레인 기술방식과 비교하여 더 간단하고, 효율적일 뿐만 아니라, 유지보수 비용도 적다.  BWP의 제품을 사용할 경우 기존의 방식 대비 훨씬 더 적은 원가로 전력 생산이 가능하여 화석연료 기반 에너지 생산 원가와 경쟁 가능한 수준을 달성이 가능하다. BWP는 윈드 터빈 생산 및 공급 업체에 특허를 받은 제너레이터 및 파워 일렉트로닉스를 제공하고 있다. 터빈 인테그레이션 서비스를 통해 BWP 고객사는 제너레이터 및 파워 일렉트로닉스를 통합하여 단시간에 차세대 윈드 터빈을 개발하고 생산할 수 있었다.  

출처: Boulder Wind Power
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