표면파 기반의 풍력발전기 블레이드 표면상태 실시간 모니터링에 관한 연구

김경환; 양영진; 김현범; 양형찬; 임종환; 최경현; Kyung-Hwan Kim; Young-Jin Yang; Hyun-Bum Kim; Hyung-Chan Yang; Jong-Hwan Lim; Kyung-Hyun Choi

Clean Technology, Vol.23, No.1, 90-94, March, 2017

DOI10.7464/ksct.2017.23.1.090 Export Citation

표면파 기반의 풍력발전기 블레이드 표면상태 실시간 모니터링에 관한 연구

Defect Monitoring of a Wind Turbine Blade Surface by using Surface Wave Damping

김경환, 양영진, 김현범, 양형찬¹, 임종환², 최경현^{2, †}

제주대학교 대학원 메카트로닉스 공학과, 제주특별자치도 제주시 제주대학로 102
¹한국에너지종합기술㈜, 제주특별자치도 제주시 첨단로 8길 92
²제주대학교 메카트로닉스 공학과, 제주특별자치도 제주시 제주대학로 102

Kyung-Hwan Kim, Young-Jin Yang, Hyun-Bum Kim, Hyung-Chan Yang¹, Jong-Hwan Lim, and Kyung-Hyun Choi^†

Department of Mechatronics Engineering, Jeju National University, 102 Jejudaehak-ro, Jeju-si, Jeju-do, 690-756, Korea
¹KLEM, 92 8Gil Chumdan-ro, Jeju-si, Jeju-do, 2191-1, Korea

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초록

현재 풍력발전은 우리나라에서 가장 주목 받고 있는 신재생에너지 분야로 많은 연구가 진행 중이다. 풍력발전을 구성하는 요소 중 핵심 요소인 블레이드에 손상이 발생할 경우에 발전 효율에 직접적인 영향을 미치므로 효율적인 유지보수를 위해 초기에 결함을 측정하는 기술이 매우 중요한 상태이다. 그러나 기존의 초음파 비파괴 검사 및 열화상 비파괴 검사는 소요시간이 길고 실시간 모니터링이 어려우므로 초기 결함 측정이 불가능하다. 기존의 문제를 보완하고자 본 논문에서는 표면파를 이용한 블레이드 표면상태 실시간 모니터링에 관한 연구를 수행하였다. 압전센서 기반의 시스템을 구성하여 블레이드 표면샘플에 대해 공정 변수 별 기초 성능 실험을 하였고, 소형 블레이드에 대해 공정변수 별 실험을 통해 블레이드의 크랙, 벗겨짐, 장애물 등을 실시간으로 모니터링이 가능한지 연구 하였다.

These days much efforts are being dedicated to wind power as a potential source of renewable energy. To maintain effective and uniform generation of energy, defect preservation of turbine blade is essential because it directly takes effects on the efficiency of power generation. For the effective maintenance, early measurements of blade defects are very important. However, current technologies such as ultrasonic waves and thermal imaging inspection methods are not suitable because of long inspection time and non-real time inspection. To supplement the problems, the study introduced a method for real time defect monitoring of a blade surface based on surface wave technology. We examined the effect of various parameters such as micro-cracks and peelings on the propagation of surface wave.

Keywords:Wind turbine blade;Surface-wave;Early defect detection

[References]

Han BH, Yoon DJ, J. Korean Soc. Nondestructive Testing, 31(1), 68 (2011)
Nam MH, Jung JY, Kim CH, KIEE, 18 (2012)
Kim BG, et al., J. Korean Soc. Precis. Eng., 30(9), 969 (2013)
Kim DG, Kim HJ, Song MH, J. Korean Inst. Illuminating and Electrical Installation Eng., 27(8), 75 (2013)
Kwon KA, et al., J. Korean Soc. Nondestructive Testing, 35(1), 25 (2015)
Choi MY, et al., “Defect Detection in Wind Turbine Blade Bonded by Using Infrared Thermography,” KSME, pp. 168-169 KSME 13RE-TH01P009 (2013).
Song TH, “Parametric study of SH-SAW device response to various types of surface perturbations,” 138(2), 408-416 (2009).
Kim JD, “A Study on the Optical Fiber Measurement System for Monitoring the Blade Condition of Wind Power Generator,” Department of Mechanical Engineering, Graduate School Chung-Nam National University Taejon, Republic of Korea, 105-115 (2014).

[1] Han BH, Yoon DJ, J. Korean Soc. Nondestructive Testing, 31(1), 68 (2011)

[2] Nam MH, Jung JY, Kim CH, KIEE, 18 (2012)

[3] Kim BG, et al., J. Korean Soc. Precis. Eng., 30(9), 969 (2013)

[4] Kim DG, Kim HJ, Song MH, J. Korean Inst. Illuminating and Electrical Installation Eng., 27(8), 75 (2013)

[5] Kwon KA, et al., J. Korean Soc. Nondestructive Testing, 35(1), 25 (2015)

[6] Choi MY, et al., “Defect Detection in Wind Turbine Blade Bonded by Using Infrared Thermography,” KSME, pp. 168-169 KSME 13RE-TH01P009 (2013).

[7] Song TH, “Parametric study of SH-SAW device response to various types of surface perturbations,” 138(2), 408-416 (2009).

[8] Kim JD, “A Study on the Optical Fiber Measurement System for Monitoring the Blade Condition of Wind Power Generator,” Department of Mechanical Engineering, Graduate School Chung-Nam National University Taejon, Republic of Korea, 105-115 (2014).