[산업기술] 日, 골프채 기술로 풍력발전기 제작

- 미즈노, 탄소섬유강화플라스틱으로 풍력발전기 날개 만들어 -

     

     

 

□ 미즈노 골프클럽 기술로 풍력발전기 날개 만들어

     

 ○ 스포츠용품 전문제조기업인 미즈노는 골프클럽 제조기술을 응용한 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 소형 풍력발전기용 날개를 개발해 출하를 시작함.

     

 ○ 특수한 제조공법을 사용해 가격은 30%가량 낮췄으며, 발전효율은 약 50% 올려 업계의 주목을 모음.

     

 ○ 미즈노의 자회사 미즈노테크닉스(골프클럽 제조 전문)가 오사카부립대학과 공동개발했으며, 미즈노는 발전기업체인 오하쓰(www.ohatsu.co.jp)에 날개를 납입하고, 오하쓰가 지자체나 기업 등에 판매를 담당함.

     

□ 제품 특징

     

 ○ 새롭게 개발한 풍력발전기 날개는 폭 27㎝, 길이 168㎝로 두께는 최대 5.5㎝이며 발전기 한 대에 날개 3장을 지면과 수직으로 설치한 것이 특징

     

 ○ 소재는 골프클럽 및 샤프트에 사용하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 채용함.

  - 풍력발전용 날개로는 주로 알루미늄을 사용하나 CRFP는 알루미늄보다 가벼워 발전효율을 높이기 쉬운 장점이 있음.

  - 반면 가공이 어렵고 비용이 비싸다는 것이 단점

     

 ○ 날개 한 장당 가격은 6만5000엔으로 CRFP의 종래 제품이 9만 엔 정도인 것에 비해 대폭 가격을 낮춤.

     

 ○ 한 장에 6만 엔 정도인 아크릴소재 날개와 비교해도 발전효율이 훨씬 높기 때문에 충분한 경쟁력이 있다고 보임.

     

 ○ 이 날개를 채용한 발전기는 최대 출력 500W로 이용자에 판매가격은 1대당 230만 엔 정도이며, 2년 후 연간판매목표를 500대로 잡음.

     

제품 이미지

     

날개 모양

자료원 : 테크온(http://techon.nikkeibp.co.jp/article/TOPCOL/20080221/147767/?ref=BPN)

     

□ 기술적 특징

     

 ○ 하기 그림과 같이 날개 안쪽의 한쪽 끝에 음푹 들어간 홈을 만든 것이 특징

     

 ○ 홈의 반대쪽에서 불어오는 바람이 홈에서 대류를 일으키면서 홈의 기압이 높아지며, 이로 인해 날개의 안쪽 면과 바깥쪽 면 사이에 압력차가 생김.

 

 ○ 이 압력차가 양력을 발생시키고 날개의 회전력이 높아져 발전효율이 올라감.

 

 ○ 홈이 있는 쪽에서 바람이 불어오는 경우를 대비해 홈의 안쪽에 직경 3㎜의 통기구멍을 설치, 바람이 홈 안쪽에서 대류하지 않고 통기구멍을 빠져나가게 함.

     

 ○ 홈의 벽면을 미는 바람의 힘이 날개를 회전시키게 됨.

 

 ○ 이러한 설계의 결과 초속 5m의 바람이 부는 경우 발전능력이 약 25W로 종전의 CFRP제품보다 50% 높다고 함.

 

바람 방향에 따른 날개의 움직임 원리

    

주 : 날개의 단면을 위에서 내려본 모양

자료원 : 닛케이산업신문 기사 참조

     

 ○ 발전효율을 올린 설계기술 외에 생산비용을 낮춘 가공기술 또한 제품의 특징

     

 ○ 날개의 앞면과 뒷면을 접합하는 종전의 공법과 달리 미즈노는 액상의 CFRP를 말아서 만든 튜브를 부풀려 성형함.

     

 ○ 이러한 골프클럽 제조로 배양한 고도의 CRFP 가공기술로 인해 접합 생산공정이 생략돼 생산비용이 줄어듦.

     

□ 시사점 및 전망

     

 ○ 풍력발전기업체 사이에서 대형, 소형을 불문하고 날개의 고성능화를 위해 경량 고강도를 자랑하는 CFRP를 채용하는 트렌드가 있음.

     

 ○ CFRP 소재 가공에 강점을 가진 스포츠용품 전문기업이 이업종인 풍력발전부문에 지속 참여할 것으로 예상됨.

     

 ○ 한편 미즈노는 학교나 공원의 야간조명 등에 사용하는 풍력발전기용 날개를 발전기업체에 연간 1500장 판매할 수 있을 것으로 예측함.

     

     

자료원 : 닛케이산업신문, 테크온, 제조사 홈페이지 등