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“‘풍력발전기 CMS’ 개발… 소음·진동 기술이 주효했죠”
(주)에스엠인스트루먼트 김영기 대표
조영관 기자
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기사입력: 2019/09/23 [16:30]
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두산중공업 통해 서남해해상풍력 실증단지에 20기 설치
소음·진동 검사기 특화… 국내·외 특허 68개 보유

 

▲ 김영기 대표는 “국내 풍력발전기에 대한 상태감시 및 고장 진단은 해외 기업의 CMS 기기를 사용해온 상황에서 이번 기술 개발로 해외 기술 종속 우려에서 벗어나게 됐다”면서 “서남해 해상풍력 실증단지에 구축된 CMS의 운용 성능을 향상시킬 것”이라고 말했다.                © 매일건설신문

 

소음·진동 솔루션 전문기업 (주)에스엠인스트루먼트가 국내 기술로 풍력발전기 상태감시시스템(CMS·Condition Monitoring System)을 개발해 국내 풍력발전설비 유지보수 시장의 해외기술 종속 문제를 해결할 수 있을 전망이다.

 

에스엠인스트루먼트 김영기 대표 “이 시스템을 통해 풍력발전기의 주요 구성 부품의 상태를 감시, 분석 및 예측하고, 풍력발전기의 이상 발생을 조기에 진단해 고장을 사전에 예방할 수 있다”고 강조했다.

 

에스엠인스트루먼트 사무실에 구축돼 있는 실험용 풍력발전 원격감시제어시스템에는 한국전력 전력연구원이 군산앞바다에 설치한 실험용 풍력발전기 1기와 영광앞바다 1기의 운영 현황이 실시간으로 표시돼 있었다. 에스엠인스트루먼트는 2기의 풍력발전기에 CMS 기기를 설치해 자체 시험을 진행하고 있다. 에스엠인스트루먼트는 이번 기술 개발에 한전 전력연구원, 한국기계연구원과 협업했다.

 

김영기 대표는 “국내 풍력발전기에 대한 상태감시 및 고장 진단은 해외 기업의 CMS 기기를 사용해온 상황에서 이번 기술 개발로 해외 기술 종속 우려에서 벗어나게 됐다”고 말했다.

 

풍력발전기 CMS는 풍속, 출력 등 풍력발전기의 기본적인 운전 데이터는 물론 각 부품의 진동, 온도 등의 측정신호를 분석해 풍력발전기 이상 발생 여부를 사전에 진단하는 시스템이다. CMS 기기를 풍력발전기에 부착해 진동·온도·속도 데이터를 24시간 동안 수집할 수 있어 풍력발전기의 고장에 선제적인 대비가 가능하다. 해상풍력발전기의 ‘가동보장률 유지’를 위한 필수 장비다.

 

김영기 대표는 “해상풍력발전기의 경우 날씨의 영향으로 유지 보수 하는 데 어려움이 큰 만큼 선제적 대응이 무엇보다 중요하다”고 강조했다. CMS로 풍력발전기의 고장 여부를 미리 예측해 불시 고장으로 인한 발전 중단 사태를 막는다는 취지다.

 

에스엠인스트루먼트가 개발한 CMS 기기에는 ‘그린아이(GreenEye)’라는 이름이 붙었다. 에스엠인스트루먼트는 풍력발전기 CMS의 단말기와 소프트웨어를 모두 국산화했다. CMS 기기는 풍력발전기의 나셀 안에 설치되고, 연결된 진동 센서를 통해 발전기의 상태 정보를 컨트롤 룸(제어실)에 전송하는 시스템이다.

 

김영기 대표는 “모든 기계는 고장 시 초음파로 시작해 진동, 소음, 열, 화재 발생 단계를 거치게 된다”면서 “기본적으로 풍력발전기에는 온도 센서가 들어있는데, 우리가 개발한 기술은 진동 신호를 갖고 고장 여부를 미리 모니터링해서 서비스하는 것”이라고 설명했다. 김 대표는 “시스템 구축을 위해 각 발전기의 나셀 안에 진동센서 13개를 붙여놨다”고 덧붙였다.

 

김영기 대표는 풍력발전기 CMS 개발과 관련해 “고장 시의 데이터가 워낙 많으니까, 데이터 관리를 어떻게 해야 하는지, 데이터를 잃지 않고 끝까지 모니터링하는 데 중점을 뒀다”고 말했다. 고장 상황을 시뮬레이션하는 데 어려움이 많았다는 것이다.

 

김영기 대표는 한국항공우주연구원 근무 후 2006년 에스엠인스트루먼트를 설립하고, 음향카메라, 풍력상태감시시스템 등 다양한 제품을 공급해왔다. 국내외 기업들의 다양한 생산라인에 소음·진동 검사기 솔루션을 공급하고 있는 것이다. 소음·진단 기술 관련해 출원 중인 특허와 등록된 특허를 합쳐 국내·외 특허 68개를 보유하고 있다.

 

김영기 대표는 소음·진동 솔루션에 대해 “가전 및 자동차 제조 과정에서 불량을 사전에 검출하면 완제품 교체에 소요되는 비용을 크게 절감시킬 수 있고, 이를 통해 브랜드 신뢰도를 높일 수 있다”고 강조했다.

 

▲ 풍력발전기 CMS                                       © 매일건설신문

 

소음·진동 검사기의 하나인 음향카메라는 잡음 및 소음의 발생 위치를 화면에 표시해 대상의 고장 위치를 판별할 수 있는 장비다.

 

에스엠인스트루먼트 ‘진단 기술’의 핵심은 딥러닝 기반의 소음·진동 진단 자동화 솔루션인 ‘도베르만’이다. 에스엠인스트루먼트의 고유 브랜드인 도베르만은 산업체 제조 공장 생산라인에서 만들어지는 TV·냉장고 등의 불량 여부를 소음 진동으로 판별하는 기술이다.

 

특히 에스엠인스트루먼트는 산업 현장에서 발생하는 누출 및 아크(Arc)의 위치를 시각적으로 표현하는 ‘초음파 화상카메라’를 개발했다. 김영기 대표는 “국내 발전소에서 가스가 누출될 때 나오는 초음파를 소음 속에서도 측정할 수 있는 장비”라고 설명했다. 현대자동차와 한국기계연구원에 공급했고, 현재 남동발전, 동서발전과 구매 협의를 진행 중이다.

 

초음파 화상카메라는 음향카메라, 풍력발전기 CMS와 더불어 에스엠인스트루먼트의 차세대 주력 제품으로 꼽힌다.

 

에스엠인스트루먼트는 두산중공업을 통해 서남해 해상풍력 실증단지(60MW)의 풍력발전기 20기에 개발한 CMS 기기를 설치했고, 현재 순차적으로 시운전을 진행하고 있다. 아울러 이번에 개발한 해상풍력발전기 CMS 기술을 기반으로 육상풍력발전기에도 설치가 가능한 저가의 CMS 솔루션 개발을 준비하고 있다.

 

김영기 대표는 “풍력발전기 CMS는 우리가 개발하지 않으면 아무도 못한다는 각오로 완전한 국산화에 주력하는 한편, 서남해 해상풍력 실증단지에 구축된 CMS의 운용 성능도 향상시킬 것”이라고 말했다.

 

 

 

/조영관 기자

 

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