지상에 묶인 하늘의 거인,

윈드 터빈의완벽한 제어

B&R

높이 200미터, 반경 130미터에 달하는 윈드 터빈은 5천이 넘는 가구에 전력을 공급할 수 있다. 청정의 재생 가능한 에너지를 생산하는 윈드 터빈은 단지 바람의 힘에 의지한다. 지구온난화와 폭풍 및 홍수와 같은 대재앙으로 결국 전 세계 정부들은 해로운 이산화탄소 가스의 대기 방출량을 제한하기 시작했다. 이를 위해, 에너지를 생성하는 오일과 석탄의 양을 줄여야 하며, 다른 에너지 공급원으로 대체해야 한다. 수력, 태양광, 바이오매스, 풍력 등과 같은 대체에너지에 우리의 미래가 걸려있다. 단지 바람으로부터 얻을 수 있는 사용가능한 에너지는 전 지구의 필요한 에너지의 50배에 이른다.

중국의 에너지 소비를 충족
북쪽과 서쪽에는 거대한 돌풍이 자주 부는 대초원이, 동쪽과 남쪽에는 수천 킬로미터의 해안선이 위치해 있는 지리적인 특징은 풍력을 사용하기에 매우 적합하다. 현재 지구상 가장 큰 수출국인 중국은 청정의 풍력에너지를 완벽한 솔루션으로 사용할 수 있게 되어 이 거대한 에너지를 소비하고 있다. 중국정부는 이를 인정하여 이 산업을 좀 더 빠르게 성장시키기 위해 윈드 터빈들을 육지와 해안 모두에 설치하고 있다. 여기에서는 견고함과 안정성이 가장 중요하다. 왜냐하면 한 예로, 해안의 시스템들은 서비스를 위해 단지 헬리콥터를 이용해서만 접근할 수 있다. 또 해안 대기 중에 있는 고농도의 소금화합물 또한 노출된 구성요소에 도달하기 위한 가장 큰 도전 과제 중의 하나이다. 대륙성 기후로 인해 여름에는 50도를 웃돌며 겨울에는 -40도에 이르는 상당한 온도 차이와, 날개의 일정한 회전에 따른 진동 또한 열악한 조건 가운데 하나다. 윈드 터빈은 20년 이상 가동되도록 디자인되어 있다. 이는 자동화 장비들 또한 이러한 열악한 환경에서 견뎌내야 한다는 것을 의미한다.

B&R의 X20 시스템 : 최악의 환경을 극복하다
B&R의 X20시스템은 이러한 도전에 매우 적합함이 증명되었다. 윈드 터빈을 위해 사용될 수 있는 항공 산업을 위해 설립된 한 실험에서 X20시스템은 뛰어난 결과를 보여주었다. 이 실험은 지속되는 진동의 대상이 되는 동시에 극도의 온도변화 속에서 장비를 구동시키는 테스트를 통해 장비들의 한계를 측정하기 위해 설계되었다. 외부의 실험업체의 관리자의 언급에 따르면 X20 시스템은 시장의 다른 제품의 한계를 훨씬 뛰어넘는 결과를 보여주었다.

이러한 뛰어난 결과와 더불어 다른 태스크에 사용될 수 있는 수많은 모듈들의 가용성으로 윈드 터빈에 완벽한 시스템을 구현할 수 있었다. 한 특별한 X20 모듈은 윈드 터빈의 에너지 출력량을 계산하는 동시에 전압과 주파수, 주 전력의 상전압 등 중요한 파라미터들을 측정하고 모니터링 할 수 있다. 또한 한 네트워크 모듈은 윈드 터빈의 아래에 위치한 X20 모듈과 상단에 위치한 모듈 간에 긴 연결을 통해 광학데이터 전송을 처리한다.

openSAFETY기술 : 새로운 Safety 개념과 편리함을 제공하다
윈드 터빈에서 항상 주시해야 할 가장 위험한 상황은 로터의 과속이다. 과속으로 인해 로터의 날개가 부서질 수 있고, 부품의 일부가 날아갈 수도 있다. 수 톤의 질량을 가진 각 날개들과 300 km/h에 달하는 정격최대속도로 인해 부품이 흩날려지는 상황으로 인한 피해는 매우 잔혹할 수 있다. 이 때문에 Safety 기술이 윈드 터빈에 중요한 역할을 한다. openSAFETY 기반의 통합된 Safety 기술은 이중 배선을 없애고 광범위한 진단기능을 제공함으로써, X20 시스템과 원활하게 통합되었다. 동시에, 완전히 새로운 Safey 콘셉트는 최고등급의 Safety와 편리성을 제공해주었다.
윈드 터빈의 실제 두뇌는 이 거인을 제어하는 어플리케이션 소프트웨어이다. 설계와 엔지니어링을 하는 많은 회사들은 윈드 터빈의 기계적ㆍ전기적인 관점에서 설계와 더불어 제어시스템의 소프트웨어 솔루션을 제공한다. B&R 시스템의 개방성은 빠르고 효과적으로 적용할 수 있도록 해준다. 또 한 가지 가능성은 산업에 특화된 B&R의 소프트웨어 플랫폼이다. 이로 인해 크고 숙련된 윈드 터빈 제조사는 자체적으로 전체 시스템 제어기를 개발할 수 있다.

자동 코드 생성으로 개발시간을 단축하다
지적인 클로우즈 루프 제어 알고리즘은 에너지 생산을 최대화하고 시스템에서 기계요소의 부하를 최소화한다. 윈드 터빈의 물리를 시뮬레이션하기 위해 수학적 모델들이 사용된다. 이로 인해 사무실에서 어플리이케이션 소프트웨어를 테스트할 수 있으며 개발시간을 단축시켜준다. 매우 복잡한 알고리즘과 모델들은 보통 시뮬레이션 툴의 도움으로 개발되며 자동화 구조에서 컴파일되어야 한다. 이를 위해 특별히 뛰어나고 효과적인 방법은 자동 코드 생성이다. 예를 들어, Matlab이나 Simulink로 개발된 알고리즘과 모델들은 Automation Studio Target for Simulink에 마우스로 클릭함으로써, 자동으로 높은 성능의 프로그램 코드로 컴파일된다. 컴파일된 알고리즘과 모델들은Automation Studio 프로그램 환경에서 즉시 사용가능하다. B&R 시스템에 의해 제공된 뛰어난 원격진단 기능은 개발 후에도 윈드 터빈의 모든 중요한 파라미터와 데이터에 쉽게 접근할 수 있게 한다. 그 결과, 진단 주기와 서비스 업무를 좀 더 효과적으로 계획할 수 있다. 다양한 시스템의 성공적인 개발은 계속적으로 효율적인 개발 툴의 성능과 최고의 진단 가능성을 보여주고 있다. 세련되고 탁월한 하드웨어 솔루션은 가격을 절감하면서도 새로운 전략을 만들고 향상된 기능을 가능하게 했다. 높은 성능에 내구성을 갖춘 B&R 제품은 전체 제품의 수명주기를 넘어 고객에게 이상적인 조건을 보증하고 있다.

관련 기사

HD건설기계, 군산 엔진 신공장 준공

한국지질자원연구원, 해양 CCS 저장 후보지 통합평가체계 구축

[인터뷰] (주)알파테크, 현장 맞춤형 산업용 청소장비로 FM 시장 공략 확대

댓글 0