거대한 풍력 발전 로터(rotor_회전날개)의 플라스마 처리 - 효율적, 자동, 재현 가능

풍력 발전 시스템은 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시킵니다. 바람이 부는 장소에서 이러한 시스템은 에너지 생산에 중요한 기여를 합니다. 이러한 풍력 발전 시스템의 효율은 건축물의 모양 외에도 특히 그 크기에 따라 달라집니다. 현재의 시스템은 최대 10 메가 와트의 전력 생산을 위해 최대 90 미터의 블레이드 프로파일(Blade Profile) 길이로 건설되었습니다.

풍력 발전 시스템을 제조하고 건설하는데 필요한 기술은 여러 면에서 항공기 제조 기술과 유사합니다. 횡단면과 기계적 안정성 뿐만 아니라 블레이드 프로파일 주위의 공기 흐름은 항공기 날개 디자인을 기반으로 합합니다. 특히 날개 깃 끝의 빠른 원주 속도는 비행 조건과 마찬가지로 초음파 범위의 난기류나 결빙 현상과 같은 극한 물질에 대해 대응할 수 있습니다

첨단 풍력 발전 로터 제조를 위한 특수한 요구 사항 :

  • 경량 소재
  • 고강도 구조
  • 난기류가 없는 매끄러운 표면
  • 높은 표면 품질과 안정성

이러한 요구 사항을 충족시킬 수 있는 거의 유일한 방법은 GRP(유리 섬유 강화 플라스틱) 및 CRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)를 사용하는 것입니다. 항공 산업에서와 마찬가지로 대기압 플라스마 처리가 특히 효과적인 처리 솔루션을 제공할 수 있습니다.


풍력 발전 블레이드 제조를 위한 Openair-Plasma® (대기압 플라스마) 처리의 고효율 응용 분야는 다음과 같습니다.

  • 섬유 전처리
  • 라미네이팅 공정
  • 하프 쉘 본딩
  • 제조된 구성 요소의 표면 처리 (표면 마감)

풍력 터빈용 로터 블레이드 도장 : 플라스마 활성화 후 CRP상에 확실한 페인트 본딩

CRP 로터 블레이드용 최첨단 표면 전처리는 기계적 조도와 솔벤트로 클리닝 하는 기술입니다. 이 과정을 거치게 되면 결과적으로 균일한 표면과는 거리가 멀어지고 환경에 유해하며, 많은 수작업을 필요로 합니다.

일반적인 CRP 구성 요소의 경우 섬유 자체와 섬유 매트릭스 사이의 열 전도율이 다릅니다. 화염이나 레이저 처리 등 에서와 같이 고온을 적용하는 처리들은 복합물 표면의 특성을 파괴할 수 있습니다.

 Openair-Plasma® 기술을 통해 대형 부품도 문제없이 플라스마 처리가 가능합니다. 따라서 풍력 발전 터빈용 CRP로 제조된 로터 블레이드를 제조하는 데 있어 새로운 가능성이 열리게 됩니다.

특히 플라스마 노즐 RD2005를 사용한 Openair-Plasma® 처리는 열을 가하지 않고도 균일한 표면 활성화를 제공합니다. 이러한 플라스마 활성화의 결과로, 로터 블레이드의 마찰 없이 고효율 사용을 위한 균일한 페인트의 흐름으로 도장 밀착성이 향상됩니다.

PT-이형 플라스마 코팅: 이형제(CRP 및 GRP)없이 섬유 복합재료 구성 요소의 이형

일반적으로 로터 블레이드는 CRP 및 GRP의 혼합 구조로서, 적층 공정에서 하프 쉘로 제조됩니다. 나중에 완성된 부품을 몰드에서 제거할 수 있도록 몰드에 분리 층을 도포하는 것은 필수입니다. 통상적으로 화학적 이형제를 사용하여 진행되며, 매번 이형이 끝난 후에는 도포가 재차 적용되어야 합니다. 이형 공정에서 이 분리 층의 흔적은 부품에 묻어나기 때문에. 후속 도장 전에 잔여물이 남지 않도록 그 흔적을 제거해야 합니다.

Plasmatreat는 화학 이형제 없이 CRP 및 GRP 구성 요소의 신뢰할 수 있는 이형성을 위한 간단하고 효율적인 솔루션을 개발했습니다. Openair-Plasma® 공정을 이용하여 플라스마 폴리머를 적용하는 데 사용되는 PT-이형 플라스마 코팅이 바로 그 솔루션입니다.

 

PT-이형 플라스마 코팅을 통한 CRP 및 GRP 부품의 간단하고 효율적인 이형 기술

  • 재료 층을 도포하기 전에 로봇을 이용하여 몰드에 PlasmaPlus® 공정으로 코팅함
  • 코팅 도포는 균일한 코팅 두께로 제어됩니다
  • 기능적 강도: 현재 단 한 번의 플라스마 코팅으로 약 50회 탈성형 가능
  • 탈형 후 도장 전에 남은 이형제를 완전히 분해하고 Openair-Plasma® 클리닝으로 제거함

PT-이형 플라스마 코팅을 통한 CRP 및 GRP 부품의 간단하고 효율적인 이형 기술

  • 재료 층을 도포하기 전에 로봇을 이용하여 몰드에 PlasmaPlus® 공정으로 코팅합니다. 코팅 도포는 균일한 코팅 두께로 제어됩니다. 기능적 강도: 현재 단 한 번의 플라스마 코팅으로 약 50번의 탈성형이 가능합니다. 탈형 후 도장 전에 남은 이형제는 Openair-Plasma® 클리닝을 통해 완전히 분해되어 제거됩니다.

로터 블레이드의 PlasmaPlus® 기능성 코팅: 부식 방지 및 공기 역학 개선으로 수율 향상

공기 역학 법칙은 날개 표면과 동체의 공기 마찰이 항공기의 효율을 결정하는 항공기와 마찬가지로 풍력 발전 시스템의 로터 블레이드의 효율에도 똑같이 적용됩니다. 마이크로 구조화 및 강한 소수성과 질감 있는 표면 적용을 통해 마찰 저항이 감소됩니다. 이와 같은 유형의 한 예는 바로 돌고래가 물 속에서 움직이는 방식입니다(돌고래의 피부).

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