| [스웨덴] 새로운 기어 기술을 이용한 파력발전 시스템
스웨덴 왕립 공과대학(KTH Royal Institute of Technology) 연구진들이 개발을 도운 기어박스 디자인을 장착한 코파워 오션(CorPower Ocean)사의 새로운 파력발전 시스템은, 이 장치 톤당 5배 정도의 에너지를 더 생산하고 경쟁 중인 최신의 다른 기술에 비해 비용은 1/3 수준에 불과하다. 에너지 출력은 기존의 파력발전 시스템보다 3~4배 정도 높다.
파력 에너지는 전기 생산 비용 때문에 부분적으로 발전이 지체됐다. 전력 생산을 위해 필요한 강철과 콘크리트의 양이 수익이 발생할만한 비즈니스로 돌입하기에는 너무 많았다. 지금까지도, 파력 에너지는 신뢰성 문제를 가지고 있으며, 파도는 높이와 타이밍의 변화가 아주 심하므로 전체적인 파도 스펙트럼에 맞게 기능을 하는 변환시스템을 창조하는 것이 어려운 일이다.
파력 에너지 산업계에 점 흡수식(point absorber) 시스템으로 알려진 코파워(CorPower)사의 컨버터 시스템은 파도에서 에너지를 흡수하는 부이(buoy)와 부이의 움직임을 전기로 변환시키는 드라이브트레인(drivetrain)으로 구성된다. 이 회사의 시스템은 스웨덴의 심장병 전문의인 스티그 룬트벡(Stig Lundbȁck)시의 특허에 기반을 두고 있는데, 그의 특허 중 일부는 심장의 펌핑과 제어 기능에 대한 연구에서 영감을 받은 것이다.
이 회사의 최고경영자인 패트릭 묄러(Patrik Mőller)씨는 자사의 파력 에너지 컨버터 시스템은 기존의 시스템과는 달리 파도의 전체 스펙트럼에 대한 관리가 가능하다고 밝혔다.
컴팩트한 파도 부이가 해양의 파도에 따라 공진하면서 회전할 때 이의 상태를 제어하는 방식이 1970년대부터 노르웨이 트론트하임에 있는 연구진들에 의해 검토되었고, 코파워(CorPower) 프로젝트는 노르웨이 과학기술 대학교(NTNU) 연구진들과 긴밀하게 공동으로 연구되었다. 이 시스템은 포르투갈과 프랑스에서 잘 시험되었고, 최근에 1:3 규모의 드라이브라인이 스웨덴 왕립 공과대학(KTH)의 기계설계학과(Department of Machine Design)에 대형 시험 세트업장치로 설치되었다.
"다른 파력발전 시스템과는 달리, 우리의 시스템은 독특한 드라이브트레인의 도움으로 부이와 다가오는 파도 사이의 타이밍을 능동적으로 제어한다. 우리는 시스템이 항상 파도와 시간에 맞게 작동함을 보장할 수 있으며, 이것은 부이의 움직임을 매우 향상시키고 파도가 얼마나 높거나 길이가 길어도 최적의 방식으로 파도의 마루와 골 사이의 모든 영역을 사용한다"고 묄러(Mőller)씨는 말했다.
또한, 이 시스템은 다른 파트너들 중에서도 스웨덴 왕립 공과대학 기계설계학과 및 기어 전문가인 스테판 브죄르크룬트(Stefan Bjőrklund)씨와 공동으로 개발된 독특한 디자인의 랙과 피니언 기어 솔루션을 자랑한다. 소위 캐스케이드 기어(cascade gear)라고 불리는 이 기어 시스템은 선형의 움직임을 회전형으로 변환시키는 강력하고 효율적인 방법을 제공한다고 묄러(Mőller)씨는 말했다. 이 발명의 우수성은 부하를 나누는 수많은 소형 피니언 휠 부품을 통해 많은 부하와 높은 속도를 효율적으로 다룰 수 있는 능력에 있다.
"기어 기술에 대한 스웨덴 왕립 공과대학과의 협력은 지난 2년 동안에 신속한 개발을 위해 핵심적인 요소였고, 우리는 기어에 관한 기술과 윤활작용에 대한 추가 연구를 더 깊이 있게 진행하기를 원한다"고 묄러(Mőller)씨는 말했다.
부이는 콤팩트하고 경량이며 상대적으로 저렴한 가격으로 생산할 수 있다. 8m 지름의 부이는 전형적인 대서양의 환경에서 약 250~300kW의 전력 생산이 가능하다. 100개의 부이를 가진 파도 에너지 파크는 25~30MW 정도의 전력을 생산할 수 있다.
1:2 크기의 파일럿 장치 설치는 다국적 전기 유틸리티 기업인 이베르드롤라(Iberdrola)사와 공동으로 2015년 11월에 대서양에 전시될 예정이다.
코파워 오션(CorPower Ocean)사는 스웨덴 왕립 공과대학이 중요한 파트너로 참여한 재생에너지 영역에서 학계와 산업계가 공동으로 혁신기술을 추진하는 유럽연합의 연구인 [KIC InnoEnergy]의 지원을 받아 개발을 진행한 스웨덴 회사이다. 스웨덴 에너지부(Swedish Energy Agency)도 공동투자자이다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 4월 6일]
[원문보기]
Making waves with new gear technology
CorPower Ocean's new wave energy system, which uses a gearbox design that KTH Royal Institute of Technology researchers helped develop, generates five times more energy per ton of device, at one third of the cost when compared to competing state-of-the art technologies. Energy output is three to four times higher than traditional wave power systems.
Wave energy has been held back in part because of the cost of electricity generation. The amount of steel and concrete needed in order to produce each MWh has simply been too great to make it into a profitable business. Even still, the power of waves presents a problem with reliability; and because waves vary greatly in height and timing, it's difficult to create a conversion system that functions across the full wave spectrum.
Known in the wave energy industry as a point absorber type system, the CorPower converter consists of a buoy that absorbs energy from the waves, plus a drivetrain that converts the buoy's motion into electricity. The company's system is based on Swedish cardiologist Stig Lundbäck' patents, some of which are inspired by his research into heart pumping and control functions.
CEO Patrik Möller says the CorPower wave energy converter can manage the entire spectrum of waves, unlike competing systems.
Methods for phase control, in which compact wave buoys swing in resonance with ocean waves, have been studied by researchers in Trondheim since 1970s, and the CorPower project works closely with researchers from NTNU. The system tested well in Portugal and France and a driveline scale of 1: 3 has recently been installed in a large test setup at the Department of Machine Design at KTH.
"Unlike other wave power systems, ours actively controls the timing between the buoy and the incoming wave, with the help of a unique drivetrain," Möller says. "We can ensure that it always works in time with the waves, which greatly enhances the buoy's movement and uses it all the way between the wave crest and wave trough and back in an optimal way, no matter how long or high the waves are."
The system also boasts a specially-designed rack and pinion gear solution developed in cooperation with the Department of Machine Design at KTH and gear expert Stefan Björklund, among other partners. The so-called cascade gear provides a robust and efficient way to convert linear motion into rotation, Möller says. The novelty of the invention is its capability to handle heavy loads and high velocities efficiently, with numerous small pinion wheel parts sharing the load.
"The cooperation with KTH around gear technology has been crucial to the rapid developments over the last two years, and we hope to deepen cooperation with KTH with more research on gear technology and lubrication," Möller says.
The buoys are compact and lightweight and can be manufactured at a relatively low cost. A buoy with 8 meters in diameter can produce 250-300 kilowatts in a typical Atlantic Environment. A wave energy park with 100 buoys can generate 25 to 30 megawatts.
A pilot installation of the technology (scale 1:2) will be exhibited in the Atlantic in November 2015 in cooperation with the multinational electric utility company Iberdrola.
CorPower Ocean is a Swedish company that developed through the support of the European research effort KIC InnoEnergy, an innovation-promoting collaboration between academia and industry in the context of renewable energy, in which KTH is important partner. Swedish Energy Agency is a co-financier.
|
즐겨찾기 추가 
시작페이지로 설정
