KR101081884B1 - 조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법 - Google Patents

조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 터어빈의 회전축에 결합되는 로터 허브부와, 이 로터 허브부에 대칭으로 결합되어 블레이드를 지지하는 블레이드 루트부와, 이 블레이드 루트부에 복수개의 블레이드 블럭이 순차적으로 결합되어 블레이드의 에어포일(airfoil) 형상을 구성하는 블레이드 몸체부와, 이 블레이드 몸체부의 최외곽에 결합되어 블레이드 팁을 구성하는 블레이드 팁부를 포함한다. 따라서 본 발명은 블레이드 몸체부를 블럭형태의 다수개로 분할하여 조립함으로써, 블레이드의 대량제작이 가능하며 성형성이 우수하게 되며 정교한 에어포일(airfoil) 곡면의 성형이 가능하게 되는 효과를 제공한다.

Description

조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법{Rotor blade for tidal current power turbine and manufacturing method of the same}
본 발명은 조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바닷물의 흐름을 이용해서 전력을 생산하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
조류발전기는 바닷물의 흐름을 이용한 발전장치로서, 육상의 풍력발전기와 유사한 구조를 가지며 그 크기는 작지만 공기 밀도의 1000배가 되는 바닷물의 흐름에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 로터 블레이드의 구조적 강도와 해수염분에 의한 부식을 견딜수 있는 내부식성 소재로 이루어져야 한다.
종래의 수평축 조류발전 터어빈용 로터 블레이드는 카본 파이버(Carbon fiber)나 FRP(glass fiber reinforced plastic) 등을 이용한 복합소재로 로터의 허브에서 팁까지 일체형의 구조를 가지고 있다. 대부분 풍력발전의 블레이드와 그 형태와 제작방법이 유사하다.
이러한 복합소재를 이용한 블레이드 제작방법은 탄소섬유 등의 적층작업과 결합재 즉, 본딩재의 건조 시간이 오래 걸리게 되므로 향후 조류발전 단지의 건설과 같이 대량생산이 필요한 시점에서는 공정 지연의 원인이 되며, 층간결합력의 수명이 해양환경에서는 충분히 만족되지 못하는 문제점이 있다.
또한 상용화를 위한 대형의 블레이드를 제작할 경우, 국부적인 불량 발생시 전체 블레이드의 품질과 제작공정에 영향을 미치는 등 제작공정 관리가 용이하지 못하다. 따라서 이러한 종래의 블레이드는 상용화에 대비한 대량생산에는 적합하지 않다는 문제가 있다.
또한, 해수중에서 사용되는 조류발전용 터어빈 블레이드는 바닷물의 흐름에 의해 발생하는 굽힘모멘트와 파도에 의한 주기적 특성을 가지는 하중이 동시에 작용할 뿐만 아니라 오염된 해양환경에서 떠다니는 물체에 의한 돌발적인 충격하중이 빈번히 부여되어 손상의 우려가 있다.
특히, 종래의 일체형 구조의 블레이드는 굽힘모멘트에 의한 변형량이 복합소재와 내부 프레임의 탄성변형 한계로 인해 충격에 의한 유연성이 제한적이며, 충격력은 터어빈 샤프트를 통해 발전기 내부로 전달되어 연쇄적인 손상을 발생시키게 되는 문제가 있다.
따라서 해양환경에서의 조류발전용 터어빈 블레이드는 설계된 정하중 이상의 돌발적인 충격발생 시 유연하게 변형될 수 있는 구조와 순간충격력을 일정 부분 흡수할 수 있는 구조가 필요하게 된다.
또한 조류발전 자원의 특성상 조류의 유속이 최대 2.5m/s 이상이 되어야 하나 국내 해안에는 이러한 지역은 한정적이기 때문에, 그 시장규모에 대한 논란이 되고 있다. 뿐만 아니라 현재 기술수준에서 터어빈의 기동속도가 1.2m/s가량이므로 발전가능한 유속을 가진 해양지역의 범위가 더욱 좁아지게 된다.
따라서 시장규모의 확대를 위해 저속에서 기동가능한 터어빈 기술이 반드시 필요하며 이를 위해서는 블레이드의 경량화가 불가피하게 된다. 또한, 조류발전용 터어빈 블레이드는 해양환경에서 사용되기 때문에 내부식성 소재의 사용도 불가피하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 블레이드의 대량 생산이 가능하며, 해양의 돌발적인 충격발생시 유연하게 변형됨과 동시에 순간충격력을 일정 부분 흡수할 수 있고, 낮은 유속에서 기동이 가능하게 하여 에너지변환 손실을 최소화하고, 해양환경에서 사용가능하도록 내부식성이 우수한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터어빈의 회전축에 결합되는 로터 허브부; 상기 로터 허브부에 대칭으로 결합되어 블레이드를 지지하는 블레이드 루트부; 상기 블레이드 루트부에 복수개의 블레이드 블럭이 순차적으로 결합되어 블레이드의 에어포일(airfoil) 형상을 구성하는 블레이드 몸체부; 및 상기 블레이드 몸체부의 최외곽에 결합되어 블레이드 팁을 구성하는 블레이드 팁부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 블레이드 몸체부는 상기 블레이드 루트부의 일방에 복수개가 순차적으로 결합된 블레이드 블럭; 상기 블레이드 블럭 사이에 결합된 격판; 상기 블레이드 블럭 사이의 충격을 흡수하도록 상기 블레이드 블럭과 상기 격판 사이에 결합된 충격흡수재; 상기 격판을 이격시켜 지지하도록 상기 격판 사이에 설치되며, 상기 블레이드 루트부에 고정된 메인 샤프트와 보조 샤프트; 및 상기 격판 사이의 인장력을 지지하도록 상기 격판의 가장자리 사이에 설치된 보조 와이어;로 이루어진다.
본 발명의 상기 메인 샤프트, 상기 보조 사프트 및 상기 보조 와이어는, 상기 블레이드 블럭을 관통해서 상기 격판 사이에 결합되어 있다.
본 발명의 상기 메인 샤프트는 모든 격판 사이의 굽힘모멘트를 지지하도록 모든 격판 사이의 전방에 설치되어 있고, 상기 보조 샤프트는 일부 격판 사이의 굽힘모멘트를 보조적으로 지지하도록 일부 격판 사이의 후방에 설치되어 있다.
또한 다른 본 발명은 상기 기재된 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법으로서, 블레이드 루트부에 메인 샤프트를 고정하는 단계; 상기 메인 샤프트에 블레이드 블럭을 삽입하여 결합하는 단계; 상기 블레이드 블럭을 결합한 후 충격흡수재를 삽입하는 단계; 상기 블레이드 블럭 사이에 격판을 설치하고, 보조 샤프트 및 보조 와이어를 고정하는 단계; 상기 블레이드 블럭을 블레이드 팁부까지 반복설치하여 블레이드 몸체부를 완성하는 단계; 상기 블레이드 몸체부를 완성한 후 블레이드 허브부에 결합하는 단계; 및 해조류 증식방지용 도장 및 금속부식 방지 도장을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 블레이드 몸체부를 블럭형태의 다수개로 분할하여 조립함으로써, 블레이드의 대량제작이 가능하며 성형성이 우수하게 되며 정교한 에어포일(airfoil) 곡면의 성형이 가능하게 되는 효과를 제공한다.
또한, 블레이드 몸체부를 블럭화함으로써, 블레이드의 제조시 및 보수시 비용 및 작업 소요시간의 절감할 수 있게 된다.
블레이드 본체부에 메인 샤프트, 보조 샤프트, 보조 와이어 등의 강구조 프레임을 트러스 구조로 형성하여, 블레이드에 굽힘변형의 발생시 블레이드의 굽힘모멘트와 외곽 표면의 인장력을 지지할 수 있는 높은 구조강도를 구현할 수 있게 된다.
블레이드 블럭 사이에 삽입되는 충격흡수재에 의해 해수중에서 발생가능한 돌발적인 충격력에 대해 충격흡수 효과와 충돌순간 블레이드의 변형 유연성을 확보함으로써 블레이드 보호 뿐만 아니라, 돌발적인 충돌에 대해 유연한 굽힘변형이 가능하고 입사유속의 주기적인 변동이나 와류 및 주기적인 파력에 의해 발생되는 진동으로 인해 발생가능한 피로손상을 최소화 또는 방지할 수 있고, 로터 샤프트 및 발전기 등 터어빈 본체에 미칠수 있는 손상을 감쇄시킬 수 있게 된다.
블레이드 블럭을 플라스틱 소재로 형성함으로써, 블레이드를 경량화하여 로터의 초기 기동속도를 낮출 수 있어 조류발전이 가능한 해양지역의 범위가 넓어지고 조류발전의 시장규모를 확대시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 상세도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 내부구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 확대구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 분해도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 상세도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 내부구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 확대구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 나타내는 분해도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 조류발전 터어빈용 로터 블레이드는 로터 허브부(10), 블레이드 루트부(20), 블레이드 몸체부(30) 및 블레이드 팁부(40)를 포함하여 이루어진다.
로터 허브부(10)는 원뿔형상으로 형성되며 터어빈의 회전축에 결합되어 회전력을 전달하게 된다.
블레이드 루트부(20)는 로터 허브부(10)의 양단에 대칭으로 결합되며 블레이드 몸체부(30)를 지지하는 루트(root)의 역할을 하게 된다. 이러한 블레이드 루트부(20)에는 블레이드의 회전시 상당한 부하가 부여되며 특히 블레이드 중 최대의 굽힘모멘트가 작용하기 때문에, 이러한 부하를 견딜 수 있도록 강성이 우수한 금속재료를 사용하여 제작하는 것이 바람직하다. 이와 같이 금속재료의 블레이드 루트부(20)는 내부에 보강구조를 가지는 주물제작 후 표면가공 및 도장 등의 제조공정을 거쳐서 제작된다.
블레이드 몸체부(30)는 블레이드 루트부(20)에 복수개의 블레이드 블럭이 순차적으로 결합되어 블레이드의 에어포일(airfoil) 형상을 구성하게 되며, 블레이드의 하중을 경량화하기 위해 합성수지 등의 경량재로 제작하는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 이러한 블레이드 몸체부(30)는 블레이드 블럭(31), 격판(32), 충격흡수재(33), 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35), 보조 와이어(36)로 이루어진다.
블레이드 블럭(31)은 블레이드 루트부(20)에 복수개가 순차적으로 결합되어 블레이드 몸체부(10)의 주요 구성부를 구성하도록 그 단면이 에어포일(airfoil) 형상으로 형성되어 있다. 또한, 블레이드 블럭(31)은 블레이드의 길이방향으로 분할된 복수개의 경량 플라스틱 블럭으로 형성되어 블레이드를 경량화하는 것이 가능함은 물론이다.
또한, 블레이드 블럭(31)의 양단면에는 복수개의 관통홀이 형성되어, 블레이드 블럭(31)들의 결합시 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)가 삽입되어 관통할 수 있게 된다.
블레이드 블럭(31)은 요구되는 강도를 만족하고, 해수염분에 대한 내부식성을 가지며 적정 크기로 분할되어 대량생산이 가능한 플라스틱 소재를 사용하게 되므로, 블레이드 블럭(31)은 범용적인 사출성형이 적용되며, 블럭별 위치형상에 따라 별도의 금형제작후 사출성형이 이루어져 단시간 내에 대량 생산이 가능하게 된다.
격판(32)은 블레이드 블럭(31) 사이에 삽입되되 격판면에 복수개의 결합홀이 형성되어, 블레이드 블럭(31), 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)가 결합되므로 이들을 고정시키게 된다. 이와 같이 격판(32)은 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)를 고정시키는 역할을 하게 되므로, 금속소재로 형성되는 것이 바람직하다.
충격흡수재(33)는 블레이드 블럭(31)과 격판(32) 사이에 삽입되어 결합되어, 블레이드 몸체부(30)에 돌발적 충격으로 인한 굽힘 발생시 각각의 블레이드 블럭(31) 사이의 충격을 완화시키고 유연한 굽힘변형을 유지하게 된다. 이러한 충격흡수재(33)로는 블레이드 블럭(31) 사이의 충격흡수가 용이하도록 고무, 우레탄 또는 내해수성 탄성소재 등의 탄성재로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 충격흡수재(33)는 해수 중에서 발생가능한 돌발적인 충격력 즉, 공진 주기의 파도력, 해수 중 부유물체의 유입 및 충돌 등에 대하여 1차적인 충격흡수 효과와 충돌순간 블레이드의 변형 유연성을 확보함으로써, 블레이드의 보호 뿐만 아니라, 돌발적인 충돌에 대해 유연한 굽힘변형이 가능하고 입사유속의 주기적인 변동이나 와류 및 주기적인 파력에 의해 발생되는 진동으로 인해 발생가능한 피로손상을 최소화 또는 방지할 수 있고, 로터 샤프트 및 발전기 등 터어빈 본체에 미칠수 있는 손상을 감쇄시킬 수 있게 된다.
메인 샤프트(34)는 격판(32)을 이격시켜 지지하도록 격판(32) 사이에 설치되며, 블레이드 루트부(20)에 일단이 고정되어 있다. 또한, 메인 샤프트(34)는 블레이드 블럭(31)의 관통홀을 관통해서 격판(32) 사이에 결합되어 있다. 특히, 메인 샤프트(34)는 모든 격판(32) 사이의 굽힘모멘트를 지지하도록 모든 격판(32) 사이의 전방에 설치되어 있다.
보조 샤프트(35)는 격판(32)을 이격시켜 지지하도록 격판(32) 사이에 설치되며, 블레이드 블럭(31)의 관통홀을 관통해서 격판(32) 사이에 결합되어 있다. 또한, 보조 샤프트(35)는 일부 격판(32) 사이의 굽힘모멘트를 보조적으로 지지하도록 일부 격판(32) 사이의 후방에 설치되어 있다.
보조 와이어(36)는 격판(32) 사이의 인장력을 지지하도록 격판(32)의 가장자리 사이에 설치되며, 블레이드 블럭(31)의 관통홀을 관통해서 격판(32) 사이에 결합되어 있다.
이러한 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)는 도 4에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 블레이드 길이 방향으로 굽힙변형(도면에 점선으로 표시함)이 발생되는 경우에 굽힘모멘트를 지지하기 위한 강구조 프레임의 역할을 하게 된다.
특히, 메인 샤프트(34)와 보조 샤프트(35)는 블레이드에 발생하는 굽힘모멘트를 1차로 지지하는 기능을 가지고 있으며, 블레이드 블럭(31) 사이에 설치되는 격판(32)을 고정하는 역할도 한다.
또한, 블레이드의 단면은 에어포일(airfoil) 형상을 가지고 있으며, 블레이드 팁부(40)로 갈수록 크기와 비틀림각이 변화하게 된다. 따라서 모든 블레이드 단면에 공통적으로 관통할 수 있는 위치에 메인 샤프트(34)를 위치시키고, 비틀림각에 의해 변화되는 단면의 위치에 따라 보조 샤프트(35)를 적절히 위치시키게 된다.
실제 설계시에는 구조해석 결과를 피드백(Feed back)함으로써, 최적의 보조 샤프트(35)의 위치를 선정하고 블레이드 블럭(31)들 사이의 비틀림 모멘트를 견딜수 있는 보조 샤프트(35)의 수량을 선정하게 된다.
블레이드 블럭(31) 사이에 설치된 격판(32)의 가장자리에는 보조 와이어(36)가 설치되어, 블레이드에 굽힘변형의 발생시 블레이드의 외곽 표면 즉, 조류 입사면에 발생하는 인장력을 지지하는 역할을 하게 된다. 블레이드의 반대면에서 발생하는 압축력은 블레이드 블럭(31)이 지지하게 된다.
이러한 전체의 강구조 프레임은 자중을 최소화하고 구조강도가 최대가 될 수 있는 트러스 구조를 가지게 된다. 메인 샤프트(34) 및 보조 샤프트(35)의 위치, 블레이드 블럭(31) 사이의 격판(32)의 위치, 보조 와이어(36)의 장력 및 연신율, 충격흡수재(33)의 변형율 및 압축강도, 블레이드 블럭(31)의 압축강도 및 변형율은 전체적인 블레이드 구조강도 설계시 최적의 상태로 배분되도록 설계되는 것이 바람직하다.
블레이드 팁부(40)는 블레이드 몸체부(30)의 최외곽에 결합되어 블레이드 팁을 구성하게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법은 메인 샤프트 고정단계(S10), 블레이드 블럭 결합단계(S20), 충격흡수재 결합단계(S30), 격판 설치 및 보조 샤프트, 보조 와이어 고정단계(S40), 반복 설치단계(S50), 몸체부와 허브부 결합단계(S60), 도장단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
메인 샤프트 고정단계(S10)에서는 블레이드 루트부(20)에 메인 샤프트(34)의 일단을 고정시켜 블레이드 몸체부(30)를 형성하기 위한 메인 지지대를 형성하게 된다.
블레이드 블럭 결합단계(S20)에서는 블레이드 루트부(20)에 고정된 메인 샤프트(34)에 관통홀을 개재해서 블레이드 블럭(31)을 끼워서 결합하게 된다.
충격흡수재 결합단계(S30)에서는 메인 샤프트(34)에 블레이드 블럭(31)을 결합한 후에 블레이드 블럭(31) 사이의 충격을 완화시키도록 메인 샤프트(34)에 충격흡수재(33)를 끼워서 결합하게 된다.
격판 설치 및 보조 샤프트, 보조 와이어 고정단계(S40)에서는 메인 샤프트(34)에 블레이드 블럭(31)과 충격흡수재(33)를 결합한 후에 메인 샤프트(34)에 격판(32)을 설치하여 고정시키고, 격판(32)에 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)의 일단을 고정시키게 된다.
반복 설치단계(S50)에서는 격판(32)에 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)의 일단을 고정시킨 후에 충격흡수재(33)와 블레이드 블럭(31)에 메인 샤프트(34), 보조 샤프트(35) 및 보조 와이어(36)를 관통시켜 설치하게 되며, 이와 같이 블레이드 블럭(31), 충격흡수재(33) 및 격판(32)을 블레이드 팁부(40)까지 반복적으로 결합하여 블레이드 몸체부(30)를 형성하게 된다.
몸체부와 허브부 결합단계(S60)에서는 블레이드 몸체부(30)를 형성한 후 블레이드 몸체부(30)와 블레이드 루트부(20)를 블레이드 허브부(10)에 대칭으로 결합하여 본 실시예의 조류발전 터어빈용 로터 블레이드를 완성하게 된다.
도장단계(S70)에서는 이와 같이 완성된 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 외관에 조류발전시 블레이드가 해수에 침지되므로, 해조류의 증식을 방지하고 금속부재의 부식을 방지하기 위해 해조류 증식방지용 도장 및 금속부식 방지 도장을 실시하게 된다.
특히, 블레이드 루트부(20) 등과 같이 금속소재의 프레임에는 향상된 등급의 코팅도장을 실시하고, 내부식성이 우수한 해양용 강재를 사용하거나 금속소재와 동등한 구조적인 강도를 가지는 비금속 소재를 대체하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 블레이드의 대량 생산이 가능하며, 해양의 돌발적인 충격발생시 유연하게 변형됨과 동시에 순간충격력을 일정 부분 흡수할 수 있고, 낮은 유속에서 기동이 가능하게 하여 에너지변환 손실을 최소화하고, 해양환경에서 사용가능하도록 내부식성이 우수하게 되고, 블레이드를 경량화하여 로터의 초기 기동속도를 낮출 수 있어 조류발전이 가능한 해양지역의 범위가 넓어지고 조류발전의 시장규모를 확대시키는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 로터 허브부 20: 블레이드 루트부
30: 블레이드 몸체부 40: 블레이드 팁부

Claims (5)

  1. 터어빈의 회전축에 결합되는 로터 허브부;
    상기 로터 허브부에 대칭으로 결합되어 블레이드를 지지하는 블레이드 루트부;
    상기 블레이드 루트부에 복수개의 블레이드 블럭이 순차적으로 결합되어 블레이드의 에어포일(airfoil) 형상을 구성하는 블레이드 몸체부; 및
    상기 블레이드 몸체부의 최외곽에 결합되어 블레이드 팁을 구성하는 블레이드 팁부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드 몸체부는
    상기 블레이드 루트부의 일방에 복수개가 순차적으로 결합된 블레이드 블럭;
    상기 블레이드 블럭 사이에 결합된 격판;
    상기 블레이드 블럭 사이의 충격을 흡수하도록 상기 블레이드 블럭과 상기 격판 사이에 결합된 충격흡수재;
    상기 격판을 이격시켜 지지하도록 상기 격판 사이에 설치되며, 상기 블레이드 루트부에 고정된 메인 샤프트와 보조 샤프트; 및
    상기 격판 사이의 인장력을 지지하도록 상기 격판의 가장자리 사이에 설치된 보조 와이어;로 이루어진 것을 특징으로 하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트, 상기 보조 사프트 및 상기 보조 와이어는, 상기 블레이드 블럭을 관통해서 상기 격판 사이에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트는 모든 격판 사이의 굽힘모멘트를 지지하도록 모든 격판 사이의 전방에 설치되어 있고,
    상기 보조 샤프트는 일부 격판 사이의 굽힘모멘트를 보조적으로 지지하도록 일부 격판 사이의 후방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드.
  5. 제 2 항에 기재된 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법으로서,
    블레이드 루트부에 메인 샤프트를 고정하는 단계;
    상기 메인 샤프트에 블레이드 블럭을 삽입하여 결합하는 단계;
    상기 블레이드 블럭을 결합한 후 충격흡수재를 삽입하는 단계;
    상기 메인 샤프트에 격판을 설치하고, 보조 샤프트 및 보조 와이어를 고정하는 단계;
    상기 블레이드 블럭을 블레이드 팁부까지 반복설치하여 블레이드 몸체부를 완성하는 단계;
    상기 블레이드 몸체부를 완성한 후 블레이드 허브부에 결합하는 단계; 및
    해조류 증식방지용 도장 및 금속부식 방지 도장을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류발전 터어빈용 로터 블레이드의 제조방법.
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WO2009090537A2 (en) 2008-01-14 2009-07-23 Clipper Windpower Technology, Inc. A modular rotor blade for a power-generating turbine and a method for assembling a power-generating turbine with modular rotor blades

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