한국에너지기술연구원은 초대형 풍력발전기 블레이드 설계기술을 개발, 국내 최초로 인증기관으로부터 설계인증을 받았다고 19일 밝혔다.

10㎿(메가와트)급 대형 풍력발전기는 설치 면적 대비 경제성과 유지보수 효율이 높아 국내 재생에너지 발전량을 높일 핵심 설비로 평가받고 있다.

하지만 현재 풍력발전 핵심 부품의 국산화율은 34%에 불과하다.

특히 10㎿ 이상급 풍력발전기용 블레이드는 자체 설계, 제작 능력을 갖춘 국내기업이 거의 없어 대부분 해외 수입에 의존하는 실정이다.

에너지연은 최신 인공지능(AI) 기법과 최적화 알고리즘을 적용해 공력 설계와 구조 설계를 통합한 초대형 블레이드 설계 플랫폼을 개발했다.

기존에는 바람이 블레이드 표면을 지날 때 발생하는 힘을 제어하기 위해 공력 설계를 먼저 수행한 뒤 안정성 향상을 위한 구조 설계를 진행해 왔지만, 공력 설계 내용이 바뀌면 구조 설계를 완전히 바꿀 수밖에 없어 효율성이 떨어졌다.

에너지연은 통합 설계 플랫폼을 통해 블레이드의 단면 형상, 비틀림 각도 등 미세한 설계 변수까지 실시간으로 반영함으로써 기존 설계 방식의 한계를 극복했다.

여기에 블레이드 설계 전 과정을 자동화한 소프트웨어도 적용됐다.

이를 통해 기존 3∼4주 이상 걸리던 설계 시간을 절반 이상 단축했다.

개발된 플랫폼은 한국선급의 개념 승인(AIP·조선·해양 및 산업플랜트 분야에서 주로 제작되지 않은 개념 설계에 대한 원칙 승인)을 획득, 신뢰성과 기술 타당성을 공인받았다.

에너지연은 제주글로벌연구센터 내에 블레이드 축소 모델을 바탕으로 설계에서 제작, 시험에 이르는 전 과정을 테스트할 수 있는 풍력 블레이드 전주기 시험 통합 인프라도 구축했다.

이를 바탕으로 길이 107ｍ, 12㎿급 초대형 블레이드를 설계했으며, 국제 인증기관인 덴마크 DNV로부터 설계 인증도 받았다.

유철 제주글로벌연구센터 풍력연구단장은 "설계부터 제작, 시험까지 전 과정을 아우르는 통합 연구 인프라를 구축하고, 이를 바탕으로 초대형 풍력 블레이드를 설계해 국제 인증을 획득했다"며 "앞으로 기술 고도화와 상용화를 지속 추진해 나가겠다"고 말했다.