제작시간과 생산비용 줄이고 강도 높여…신재생에너지 보급 촉진 기여

한국원자력연구원(원장 정연호)은 강필현 첨단방사선연구소 박사팀이 방사선 조사 기술을 이용해 강도는 높아지고, 제작시간과 비용은 줄일 수 있는 소형 풍력 발전기 날개제작 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 강 박사팀의 신 기술은 10㎾급 소형 풍력 발전기 핵심 부품인 발전기 날개 제작에 걸리는 시간을 50분의 1로 줄이고, 기존 대비 65% 수준의 비용만 들이고도 강도가 높은 발전기 날개를 제작할 수 있다.

강 박사 팀은 방사선이 투과성과 에너지 전달 능력이 높아 섬유강화 복합소재 경화에 적합한 점에 착안, 탄소섬유와 유리섬유를 이용해 만든 발전기 날개에 100k㏉(킬로그레이)의 전자선 조사를 통해 하루가 넘게 걸렸던 경화 시간을 30분으로 대폭 단축시켰다. 소형 풍력 발전기 날개제작은 성형틀에 탄소섬유 또는 유리섬유와 화학 경화제를 넣고 1차적으로 24시간 상온에서 경화시킨 뒤 2차적으로 열을 이용해서 경화시키는 방법을 사용하고 있으나 제작에 많은 시간과 비용이 소모된다는 문제가 있다.
▲소형 풍력 발전기 날개. ⓒ2012 HelloDD.com

이번에 개발된 기술은 화학 경화공정을 생략해 기존 대비 생산비용을 35% 절감할 수 있으며 경화시간 단축을 통해 성형틀의 사용 횟수를 늘려 추가적인 비용 절감 효과도 기대할 수 있다. 또한 방사선이 조사된 소형 풍력 발전기 날개는 섬유 분자 내부의 결합이 단단해져 기존 대비 인장강도(찢는 힘에 버티는 정도)가 10%, 압축강도(누르는 힘에 버티는 정도)는 90% 향상돼 운전 과정에서 변형 및 균열 발생 위험을 줄일 수 있게 됐다. 강 박사팀은 방사선 조사기술을 이용해서 제작한 소형 풍력 발전기 날개를 실제 풍력 발전 시스템에 적용키 위해 한국에너지기술연구원 제주 글로벌신재생에너지연구센터에서 피로 시험평가를 거친 뒤 인증 절차를 진행할 예정이다.

강필현 원자력연 공업환경연구부장은 "이번에 개발된 기술을 기업에 이전, 항공기 이착륙이나 회전시 앞날개를 움직이게 하는 탄소복합소재 페널 제작에 활용할 계획"이라며 "후 방사선 조사 기술을 자동차 부품이나 건축 소재 등 기타 섬유복합소재 제작에 확대 적용할 것"이라고 말했다.

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