초록 ▼

핵심기술
o 풍력제동장치의 설계 및 해석기술
o 유압주물등 제조기술
o 금속계 소결 마찰재 설계 및 제조기술
o 시험평가 기술
최종목표
o 풍력발전용 고속 로터 브레이크 개발
o 풍력발전용 요 브레이크 개발
o 풍력발전용 소결 브레이크패드(Sintered Brake Pad) 개발
o 풍력발전용 유기계 브레이크패드(Organic Brake Pad) 개발
개발내용 및 결과
개발 대상품목은 고성능/친환경 풍력제동장치이며, 구체적인 개발의 목표는 고속 로터 브레이크 및 요 브레이크

핵심기술
o 풍력제동장치의 설계 및 해석기술
o 유압주물등 제조기술
o 금속계 소결 마찰재 설계 및 제조기술
o 시험평가 기술
최종목표
o 풍력발전용 고속 로터 브레이크 개발
o 풍력발전용 요 브레이크 개발
o 풍력발전용 소결 브레이크패드(Sintered Brake Pad) 개발
o 풍력발전용 유기계 브레이크패드(Organic Brake Pad) 개발
개발내용 및 결과
개발 대상품목은 고성능/친환경 풍력제동장치이며, 구체적인 개발의 목표는 고속 로터 브레이크 및 요 브레이크 풍력제동장치 개발, 풍력제동력 유기계/소결 브레이크 패드의 개발이다.
이번개발에서 풍력제동장치는 요구되는 제동특성을 충족시킬 수 있도록 설계가 이루어 졌고, 브레이크 패드의 교체 용이성이 확보될 수 있도록 설계하였다.
High Speed Rotor의 경우에는 급격히 제동으로 인해 마찰열이 높아지고 이에 따른 Oil 온도 상승으로 인한 Oil Leakage 방지할 수 있는 설계개념을 도입하였다. 내식성 확보를 위해 Zn-Al같은 표면용사처리를 실시하고 중방형 도료를 적용했다. 또한 각 단품을 개발하는 과정에서도 친환경적인 표면처리(도금/도장)를 적용하였다.
브레이크 패드의 경우 제동토크와 제동토크의 안정성이 확보될 수 있도록 재료설계가 이루어 졌다.
유기계 브레이크패드의 경우는 제동소음이 발생하지 않도록 설계하며, 소결 브레이크 패드의 경우 높은 온도에서 사용되므로 페이딩이 발생하지 않도록 재료설계 및 공정설계가 이루어 졌다.
최종적으로 제작된 시제품으로 성능시험을 실시하였다. 특히 고속 다이나모시험을 실시하여 제동특성을 확인하였고, 저온, 고온 및 진동시험을 실시하여 내 환경성을 확보하였다.
기술개발배경
화석연료의 고갈 우려가 확산되면서 이를 대체할 다양한 신재생에너지원이 제안되었고, 그중에서 현재 사업적 경쟁력을 확보한 분야가 풍력발전이다.
풍력발전의 경쟁력은 유가급등으로 화석연료를 통한 전기생산단가가 상승한 것에 대비해서 ①전기 생산을 위해 연료비가 필요 없고 ②탄소배출권의 판매를 통한 추가적인 수익을 낼 수 있다는 경제적인 측면과 ③기후변화 협약 규제에 부합하는 친환경적인 측면에 기인한다.
최근 들어 풍력발전은 신성장동력으로 지정되어 연구와 개발에 많은 투자와 함께 풍력발전 시스템의 수출이 추진되고 있는데, 이를 위해서는 풍력발전 시스템의 경쟁력 확보가 필수적이다. 풍력발전 시스템의 경쟁력은 구성부품의 경쟁력으로부터 나오게 되지만 국내에서 생산되는 풍력발전 시스템은 여전히 해외로부터 구성부품을 수입하여 적용하다보니 해외 선진 풍력제동업체와의 경쟁력은 한계를 들어 낼 수밖에 없다. 그중에서 전량 해외에서 도입되는 구성부품중 하나가 풍력발전 제동장치이다.
풍력제동장치는 유압소재 및 가공기술과 마찰/마모라는 분야가 복합화 된 기술이기 때문에 전문적인 기술기반이 없이는 접근이 어려운 분야로 여겨졌다. 당사는 항공기용 유압제동장치에 대한 경험과 십수년간 항공기용 마찰재를 개발하여 한국 공군에 납품하므로서써 유압제동장치에 대한 기반기술이 확보되어 있고, 인적 네트워크도 구성되어 있다.
현재 국내의 유압주물기술은 복잡한 유로를 가진 유압블록을 생산할 수 있는 수준에 도달한 상태이다. 풍력제동장치용 유압주물은 비교적 간단한 형상이므로 국내 주물업체에서 제작이 가능하다. 유압주물가공 기술도 현저한 기술향상으로 높은 신뢰성의 정밀 가공도 문제없는 수준에 도달한 상태이다.
풍력제동장치에서는 금속계 소결마찰재와 유기계 마찰재가 사용된다. 금속계 소결마찰재는 고에너지(High energy)/고속(High speed)인 High speed Shaft에 주로 적용되는 마찰재이며, 유기계 마찰재는 요제동장치 같은 저속에 적용된다. 당사의 경우 국내에서는 유일하게 항공기용 마찰재와 고속철도용 소결마찰재를 개발/생산한 경험과 Know-How를 가지고 있다.
o핵심개발기술의 의의
o 전량 수입에 의존하던 풍력제동장치의 국산화 개발.
o 금속계 소결마찰재는 수출추진(유럽, 중국)
o 향후 해상용등 풍력제동장치 기반기술 확보
적용분야
풍력 발전기 브레이크 시스템

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 8
• 목 차 ... 11
• 제 1 장 서 론 ... 13
• 제 1 절. 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 13
• 1. 기술적측면 ... 15
• 2. 산업·경제적측면 ... 16
• 3. 정책적 측면 ... 16
• 제 2 절. 국내·외 관련기술의 현황 ... 17
• 1. 국외기술현황 ... 17
• 2. 국내기술현황 ... 17
• 3. 특허현황 ... 18
• 4. 현 기술상태의 취약성 ... 19
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 파급효과 ... 19
• 1. 기술적 측면 ... 19
• 2. 산업ㆍ경제적 측면 ... 21
• 3. 정책적 측면 ... 21
• 4. 활용방안 ... 21
• 5. 연구개발의 SWOT 분석 ... 22
• 제 2 장 기술개발의 목표 및 내용 ... 23
• 제 1절 최종목표 및 평가 방법 ... 23
• 1. 최종목표 ... 23
• 제 2 절 단계 목표 및 평가방안 ... 25
• 1. 연차별 평가 착안점 및 기술 ... 25
• 2. 정량적 목표 ... 26
• 제 3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27
• 1. 1차년도 ... 27
• 2. 2차년도 ... 40
• 3. 3차년도 ... 67
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 138
• 제 1절 연구개발 최종 결과 ... 138
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 138
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 139
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 139
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 140
• 1. 각 기관기업별 역할 및 추진 내역 ... 140
• 2. 연구개발 추진체계 ... 141
• 제 3절 시장현황 및 사업화전망 ... 142
• 1. 연구개발 사업성과의 사업화 가능성 ... 142
• 2. 시장규모 ... 143
• 3. 사업화 계획 및 무역수지 개선 효과 ... 145
• 제 4장 부 록 ... 147