KR102089562B1 - 드론을 이용한 풍력발전기 점검방법 - Google Patents

드론을 이용한 풍력발전기 점검방법 Download PDF

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Abstract

드론을 이용한 풍력발전기 점검방법이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법은, 다수의 블레이드, 상기 각각의 블레이드의 피치를 변경할 수 있는 피치변경장치 및 블레이드 회전을 제어할 수 있는 제동장치가 내장된 풍력발전기를 점검하는 방법으로서, a) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드를 수평 상태를 유지하도록 고정하는 블레이드 최초 고정단계; b) 블레이드 최초고정단계를 통해 수평 상태로 고정된 블레이드의 피치를 변경하여 블레이드의 앞전(leading edge)와 뒷전(trailing edge)을 수평선 상에 위치하도록 하는 블레이드 피치 변경단계; c) 수평으로 고정된 블레이드의 윗면에 드론을 안착시키거나, 블레이드의 윗면으로부터 소정 높이만큼 이격되어 드론을 비행시킨 후, 블레이드의 상부면에 대한 점검을 수행하는 윗면 점검단계; d) 윗면점검단계 수행 후, 해당 블레이드의 피치를 180도 변경하여 아래면을 상방을 향하도록 조정한 후, 블레이드의 하부면에 대한 점검을 수행하는 아랫면 점검단계; 및 e) 블레이드를 회전시켜 또 다른 블레이드를 수평 상태로 고정한 후, 상기 블레이드 피치 변경단계, 윗면 점검단계 및 아랫면 점검단계를 재차 수행하는 반복수행단계;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법을 제공할 수 있다.

Description

드론을 이용한 풍력발전기 점검방법{Inspection Method For Wind Generator Using Drone}
본 발명은 드론을 이용한 풍력발전기 점검방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작용 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있으며, 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.
원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않으며, 사소한 사고라 할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.
이에, 화력이나 원자력 발전으로 인한 공해문제로부터 자유롭고 고갈될 염려없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연 에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 특히, 자연 에너지를 이용한 발전 가운데 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 풍력발전이 대안으로 부각되고 있으며, 풍력발전은 구조나 설치 등이 간단함과 동시에 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다.
한편, 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 소음과 진동에 의한 환경피해가 속출하고 발전용량이 대형화되고, 미관, 장소의 제약 등의 여러 문제로 인하여 최근에는 해상에 풍력발전단지를 집약적으로 집단화시켜 건설하는 것이 추세이다.
풍력발전기는 공기 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 것으로, 현재 경제성이 양호한 신재생에너지 기술의 선두주자 중 하나로 꼽히고 있는 기술이다. 풍력발전시스템은 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 블레이드(Blade), 블레이드와 허브(Hub)로 구성된 회전자, 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속장치(Gear Box), 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성 된다. 블레이드는 공기 역학적으로 설계된 형상을 이용하여 바람 에너지에서 유용한 공력 토크(torque)를 발생시키고, 공력 토크를 이용하여 발전기를 회전시켜 전기를 발생시킨다.
발전기의 정력출력은 한정되어 있으므로 정격풍속 이상에서 높은 효율을 얻기 위해 나셀 제어기, 피치/스톨(Stall) 제어기, 바텀 제어기, 요 제어기 등의 운전제어장치를 사용하여 풍력터빈의 출력을 제어한다.
나셀 제어기는 풍력발전기의 제어 및 보호시스템의 주제어기로서 모든 감시 및 제어기능을 총괄적으로 수행하는 장치이다. 때문에 풍력발전기와 관련된 모든 상태정보를 취합하며 어떠한 동작도 본 제어기를 통하여 수행되어야 하며, 작업자는 유저 인터페이스 장치인 스크린, 키보드 등을 통하여 원하는 정보를 보거나 동작을 지시한다.
피치 제어기는 피치 제어와 관련된 모든 정보들은 나셀 제어기로 취합되며, 그에 따른 해당요구동작정보를 받아 블레이드의 날개각을 제어하는 장치이다. 즉, 나셀 제어기와 통신을 하며 피치 제어를 담당한다. 또한 정전과 같은 비상시를 대비하여 자체 에너지원을 가지고 있는 제어기이다.
바텀 제어기는 타워의 바닥에 위치하여 나셀 제어기와 외부간의 입출력 역할을 대신 수행하며, 별도의 유저 인터페이스 장치를 내장하여 작업자가 나셀로 올라가지 않고 지상에서도 제어할 수 있도록 한 장치이다. 즉, 풍력발전기와 멀리 떨어진 위치에서 해당 풍력발전기의 상태를 점검하거나 특정 명령을 지시할 수 있도록 한 제어기이다.
요 제어기는 블레이드의 방향을 풍향에 추종하게 하는 제이기로서 프리요 제어기와 강제요 제어기가 있다. 프리요 제어는 다운윈드(Down Wind)형의 경우에 블레이드를 움직이는 공기력이 자동적으로 블레이드 풍향에 추종시키도록 하며, 강제요 제어는 풍향센서에 의해서 블레이드에 상대적인 풍향을 검지하여 유압 혹은 전동모터에 의한 요 구동을 제어한다.
이와 같이 사용되는 풍력발전기는 상기 블레이드가 장기간 회전하면서 외부에 손상이 발생되거나 벼락과 같은 천재지변에 의해 홀이 천공될 수 있다. 또한, 이러한 블레이드를 점검하기 위해서는 고소사다리 또는 크레인 등을 이용하여 작업자가 직접 해당 블레이드에 접근해야 한다. 따라서, 고소 작업에 따른 안전사고 발생의 위험이 따른다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 드론을 이용하여 블레이드 점검을 수행하기도 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 드론을 이용한 점검방법의 경우, 블레이드로부터 일정 거리만큼 이격된 상태에서 블레이드로부터 발생되는 노이즈를 검출하여 블레이드의 손상 상태를 확인하고 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우, 블레이드의 손상 부위가 정확히 어느 위치인지, 손상 정도가 어느 정도인지 정확하게 파악할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1764535호 (2017년 07월 27일 등록)
본 발명의 목적은, 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작용 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 풍력발전기 점검방법은, 다수의 블레이드, 상기 각각의 블레이드의 피치를 변경할 수 있는 피치변경장치 및 블레이드 회전을 제어할 수 있는 제동장치가 내장된 풍력발전기를 점검하는 방법으로서, a) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드를 수평 상태를 유지하도록 고정하는 블레이드 최초 고정단계; b) 블레이드 최초고정단계를 통해 수평 상태로 고정된 블레이드의 피치를 변경하여 블레이드의 앞전(leading edge)와 뒷전(trailing edge)을 수평선 상에 위치하도록 하는 블레이드 피치 변경단계; c) 수평으로 고정된 블레이드의 윗면에 드론을 안착시키거나, 블레이드의 윗면으로부터 소정 높이만큼 이격되어 드론을 비행시킨 후, 블레이드의 상부면에 대한 점검을 수행하는 윗면 점검단계; d) 윗면점검단계 수행 후, 해당 블레이드의 피치를 180도 변경하여 아래면을 상방을 향하도록 조정한 후, 블레이드의 하부면에 대한 점검을 수행하는 아랫면 점검단계; 및 e) 블레이드를 회전시켜 또 다른 블레이드를 수평 상태로 고정한 후, 상기 블레이드 피치 변경단계, 윗면 점검단계 및 아랫면 점검단계를 재차 수행하는 반복수행단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드 최초 고정단계는, a-1) 각각의 블레이드를 바람에 의해 회전되지 않도록 피치변경장치를 이용하여 각각의 블레이드의 피치를 변경하는 블레이드 정지단계; 및 a-2) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태를 이루게 되면, 제동장치를 이용하여 블레이드를 고정하는 블레이드 고정단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 블레이드 정지단계는, a-11) 블레이드가 바람에 의해 회전되지 않는 목표 피치값을 계산하는 목표 피치값 획득단계; a-12) 블레이드의 피치를 목표 피치값에 서서히 도달하도록 피치를 서서히 변경시켜, 블레이드의 회전속도를 감속시키는 블레이드 감속단계; 및 a-13) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태에 도달함과 동시에 블레이드의 피치를 목표 피치값과 동일하게 변경하는 피치변경 완료단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 목표 피치값 획득단계에서, 상기 목표 피치값은, 현재 블레이드의 회전 속도 값, 블레이드의 피치 값, 풍속 값 및 시간에 따른 풍속 변화양상을 고려하여 계산될 수 있다.
이때, 상기 목표 피치값은, 블레이드 감속단계를 통해 감속되는 블레이드의 회전 속도 값을 실시간으로 반영하여 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드 피치 변경단계에서, 피치가 변경되는 블레이드의 앞전은, 바람과 마주하는 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윗면 점검단계 및 아랫면 점검단계에서, 상기 드론은 영상촬영장치, 레이저 검사장치, 초음파 검사장치, 비접촉 검사장치, 비파괴 검사장치를 이용하여 블레이드의 외부면과 내부면을 검사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윗면 점검단계 및 아랫면 점검단계에서, 상기 드론은 블레이드의 루트(root) 부분으로부터 팁(tip) 방향으로 점검을 수행할 수 있다.
이 경우, 상기 윗면 점검단계 및 아랫면 점검단계에서, 상기 드론은 블레이드의 앞전과 뒷전을 잡아 고정하는 드론 고정부재를 이용하여 위치를 고정하고, 상기 드론 고정부재는, 드론의 양측에 장착되고, 블레이드의 앞전과 뒷전의 폭에 따라 가변되는 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 드론은 윗면 점검단계, 아랫면 점검단계 및 반복수행단계로부터 획득한 데이터를 드론 내부에 탑재된 무선송신장치를 이용하여 클라우드 서버 또는 풍력발전기 관제센터에 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 특정 과정을 수행하는 블레이드 최초 고정단계, 블레이드 피치 변경단계, 윗면 점검단계, 아랫면 점검단계 및 반복수행단계를 포함함으로써, 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 특정 과정을 수행하는 목표 피치값 획득단계, 블레이드 감속단계 및 피치변경 완료단계를 포함하는 블레이드 정지단계와 블레이드 고정단계를 포함함으로써, 별도의 동력원을 사용하지 않고서도 점검을 위해 각 블레이드의 위치를 손쉽고 안정적으로 제어할 수 있어, 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 영상촬영장치, 레이저 검사장치 및 비파괴 검사장치를 탑재한 드론을 이용하여 블레이드의 외부면과 내부면을 검사할 수 있어, 고소에 위치한 블레이드를 손쉽고 안전하게 점검할 수 있어, 작업자가 직접 고소 위치에 올라가서 블레이드를 직접 점검하지 않아도 되므로, 안전사고 발생 위험을 원천적으로 차단할 수 있으며, 작업자에 의한 점검작업에 필요한 장비가 필요하지 않으므로, 이에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 작업에 소요되는 시간 역시 현저히 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도이다.
도 2은 종래 기술에 따른 드론을 이용한 풍력발전기 점검방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법의 블레이드 최초 고정단계를 더욱 세부적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법에 활용되는 드론을 나타내는 모식도이다.
도 10은 도 9의 A-A'선 절단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법의 블레이드 최초 고정단계를 더욱 세부적으로 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법(S100)은 다수의 블레이드, 상기 각각의 블레이드의 피치를 변경할 수 있는 피치변경장치 및 블레이드 회전을 제어할 수 있는 제동장치가 내장된 풍력발전기를 점검하는 방법이다. 본 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법(S100)은, 특정 과정을 수행하는 블레이드 최초 고정단계(S110), 블레이드 피치 변경단계(S120), 윗면 점검단계(S130), 아랫면 점검단계(S140) 및 반복수행단계(S150)를 포함하는 구성이다.
이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법(S100)은 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법(S100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법을 순차적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 블레이드 최초 고정단계(S110)는 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드를 수평 상태를 유지하도록 고정하는 단계이다(도 5의 (a), (b) 참조).
이때, 블레이드 최초 고정단계(S110)는, 각각의 블레이드를 바람에 의해 회전되지 않도록 피치변경장치를 이용하여 각각의 블레이드의 피치를 변경하는 블레이드 정지단계(S111)를 수행한 후, 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태를 이루게 되면, 제동장치를 이용하여 블레이드를 고정하는 블레이드 고정단계(S112)를 수행할 수 있다.
상기 언급한 피치변경장치는 바람에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 조정하여 블레이드의 회전속도가 서서히 줄어들도록 하는 장치이다. 일반적으로 블레이드는 바람에 의해 효과적으로 회전되돌고 풍향과 대향하는 방향에 따라 피치를 적절히 조절하고 있다. 이에 반해 블레이드 최초 고정단계(S110)에서 활용되는 피치변경장치는 블레이드의 피치를 적절히 조절하여 블레이드의 회전 속도를 서서히 줄어들도록 한다.
풍력발전기 내부에 블레이드의 위치를 의도하는 위치로 변경할 수 있는 장치가 장착되어 있으면, 이를 이용하여 풍력발전기의 블레이드의 위치를 수평으로 변경할 수 있으나, 이러한 장치가 탑재되지 않을 경우, 바람을 이용하여 블레이드의 위치를 손쉽게 변경할 수 있다.
이 경우, 블레이드 정지단계(S111)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드가 바람에 의해 회전되지 않는 목표 피치값을 계산하는 목표 피치값 획득단계(S111-1)를 수행 한 후, 블레이드의 피치를 목표 피치값에 서서히 도달하도록 피치를 서서히 변경시켜, 블레이드의 회전속도를 감속시키는 블레이드 감속단계(S111-2)를 수행할 수 있다. 앞서 이미 설명한 바와 같이, 피치변경장치는 블레이드의 회전 속도가 서서히 줄어들 수 있도록 블레이드의 피치를 조절하게 된다. 이때, 피치 변경에 따라 블레이드의 회전 속도를 검출하여 블레이드의 피치 각도가 어느 각도일 때 블레이드의 회전 속도가 최저점에 이를 것인지를 계산할 수 있다. 이 후, 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태에 도달함과 동시에 블레이드의 피치를 목표 피치값과 동일하게 변경하는 피치변경 완료단계(S111-3)를 수행할 수 있다.
이때, 상기 언급한 목표 피치값은, 현재 블레이드의 회전 속도 값, 블레이드의 피치 값, 풍속 값 및 시간에 따른 풍속 변화양상을 고려하여 계산됨이 바람직하다. 또한, 목표 피치값을, 블레이드 감속단계를 통해 감속되는 블레이드의 회전 속도 값을 실시간으로 반영하여 변경함으로써 더욱 정확하고 안정적으로 블레이드의 위치를 변경할 수 있다.
블레이드 최초 고정단계(S110) 이후 수행되는 블레이드 피치 변경단계(S120)는, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 블레이드 최초고정단계(S110)를 통해 수평 상태로 고정된 블레이드의 피치를 변경하여 블레이드의 앞전(leading edge)와 뒷전(trailing edge)을 수평선 상에 위치하도록 하는 단계이다.
이때, 피치가 변경되는 블레이드의 앞전은, 바람과 마주하는 방향으로 배치됨이 바람직하다.
윗면 점검단계(S130)는, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 수평으로 고정된 블레이드의 윗면에 드론을 안착시키거나, 블레이드의 윗면으로부터 소정 높이만큼 이격되어 드론을 비행시킨 후, 블레이드의 상부면에 대한 점검을 수행하는 단계이다.
이때, 드론(100)은, 영상촬영장치, 레이저 검사장치, 초음파 검사장치, 비접촉 검사장치, 비파괴 검사장치를 이용하여 블레이드의 외부면과 내부면을 검사할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 드론(100)은 블레이드의 루트(root) 부분으로부터 팁(tip) 방향으로 점검을 수행함이 바람직하다. 구체적으로, 드론(100)에 장착된 다수의 검사장치는, 도 9에 도시된 바와 같이, 블레이드의 폭 방향으로 위치변경 가능하도록 장착되어 있다. 드론(100)이 블레이드의 루트 부분에 위치한 후, 블레이드의 폭 방향으로 위치변경 가능한 다수의 검사장치를 이용하여 블레이드를 검사한 후, 드론(100)의 위치를 팁 방향으로 소정 거리만큼 이동 시킨 후, 다수의 검사장치를 블레이드의 폭방향으로 위치변경 시키며 검사 작업을 연이어 수행할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 풍력발전기 점검방법(S100)에 활용될 수 있는 드론(100)은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 블레이드의 앞전과 뒷전을 잡아 고정하는 드론 고정부재(110)를 이용하여 위치를 고정할 수 있다. 상기 언급한 드론 고정부재(110)는 드론의 양측에 장착되고, 블레이드의 앞전과 뒷전의 폭에 따라 가변되는 구조임이 바람직하다. 구체적으로, 드론(100)의 하부에는 평면상으로 보았을 때 좌우상하 방향으로 위치변경 가능하도록 가이드 서포트(111)가 장착되며, 가이드 서포트(111)는 측면상으로 보았을 때 폭을 변경할 수 있는 구조임이 바람직하다. 이때, 가이드 서포트(111)는 블레이드의 폭을 따라 가변될 수 있는 구조이다. 구체적으로, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 가이드 서포트(111)의 상부는 폭 변경 서포트(114)와 일체형 구조로 결속되어 있다. 이때, 폭 변경 서포트(114)는 수평방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로서, 드론의 하부면에 설치된 레일(102, 103)을 따라 위치변경되도록 장착되어 있다. 폭 변경 서포트(114)가 레일(102, 103)을 따라 위치 변경되면 폭 변경 서포트(114)의 하부에 일체형으로 장착된 가이드 서포트(111)의 폭을 변경할 수 있다.
또한, 가이드 서포트(111)의 일단부에는 각도변경 힌지(113)에 의해 장착되는 다수의 접촉 롤러(112)가 장착될 수 있다. 이때, 접촉 롤러(112)는 블레이드의 앞전과 뒷전의 상하부면을 동시에 가압하여 드론의 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 접촉 롤러(112) 역시 블레이드의 표면 형상에 따라 구름운동을 할 수 있도록 위치가 변경되는 구조에 의해 장착됨이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 상기 언급한 각도변경 힌지(113)는 다수의 접촉 롤러(112)의 움직임에 따라 수동적으로 각도 변경되는 힌지 구조이다. 경우에 따라서, 각도변경 힌지(113)에 능동적으로 구동할 수 있는 엑츄에이터 또는 스텝모터를 장착하여 제어할 수 있다. 이 경우 역시, 블레이드의 표면 형상을 따라 움직이는 접촉 롤러(112)의 움직임과 상응하도록 제어됨이 바람직하다.
본 실시예에 따른 윗면 점검단계(S130)가 수행된 후, 도 7의 (e) 및 (f)에 도시된 바와 같이, 해당 블레이드의 피치를 180도 변경하여 아래면을 상방을 향하도록 조정한 후, 블레이드의 하부면에 대한 점검을 수행하는 아랫면 점검단계(S140)가 수행된다.
이후, 도 8의 (g) 및 (h)에 도시된 바와 같이, 블레이드를 회전시켜 또 다른 블레이드를 수평 상태로 고정한 후, 상기 블레이드 피치 변경단계(S120), 윗면 점검단계(S130) 및 아랫면 점검단계(S140)를 재차 수행하는 반복수행단계(S150)가 수행된다.
이때, 드론(100)은 윗면 점검단계(S130), 아랫면 점검단계(S140) 및 반복수행단계(S150)로부터 획득한 데이터를 드론 내부에 탑재된 무선송신장치(120)를 이용하여 클라우드 서버 또는 풍력발전기 관제센터에 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 특정 과정을 수행하는 블레이드 최초 고정단계, 블레이드 피치 변경단계, 윗면 점검단계, 아랫면 점검단계 및 반복수행단계를 포함함으로써, 드론을 이용하여 보다 안전하고 정확하며 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있는 풍력발전기 점검방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 특정 과정을 수행하는 목표피치값 획득단계, 블레이드 감속단계 및 피치변경 완료단계를 포함하는 블레이드 정지단계와 블레이드 고정단계를 포함함으로써, 블레이드를 특정 위치에 위치시킨 후 고정하는 과정에 필요한 별도의 동력원을 사용하지 않고서도 점검을 위해 각 블레이드의 위치를 손쉽고 안정적으로 제어할 수 있어, 점검 작업 효율을 극대화 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전기 점검방법에 따르면, 영상촬영장치, 레이저 검사장치 및 비파괴 검사장치를 탑재한 드론을 이용하여 블레이드의 외부면과 내부면을 검사할 수 있어, 고소에 위치한 블레이드를 손쉽고 안전하게 점검할 수 있어, 작업자가 직접 고소 위치에 올라가서 블레이드를 직접 점검하지 않아도 되므로, 안전사고 발생 위험을 원천적으로 차단할 수 있으며, 작업자에 의한 점검작업에 필요한 장비가 필요하지 않으므로, 이에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 작업에 소요되는 시간 역시 현저히 단축시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
S100: 풍력발전기 점검방법
S110: 블레이드 최초 고정단계
S111: 블레이드 정지단계
S111-1: 목표 피치값 획득단계
S111-2: 블레이드 감속단계
S111-3: 피치변경 완료단계
S112: 블레이드 고정단계
S120: 블레이드 피치 변경단계
S130: 윗면 점검단계
S140: 아랫면 점검단계
S150: 반복수행단계
100: 드론
101: 레일
102: 레일
103: 레일
110: 드론 고정부재
111: 가이드 서포트
112: 접촉 롤러
113: 각도변경 힌지
114: 폭 변경 서포트
120: 무선송신장치
130: 검사장치
131: 위치변경부

Claims (10)

  1. 다수의 블레이드, 상기 각각의 블레이드의 피치를 변경할 수 있는 피치변경장치 및 블레이드 회전을 제어할 수 있는 제동장치가 내장된 풍력발전기를 점검하는 방법(S100)으로서,
    a) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드를 수평 상태를 유지하도록 고정하는 블레이드 최초 고정단계(S110);
    b) 블레이드 최초고정단계(S110)를 통해 수평 상태로 고정된 블레이드의 피치를 변경하여 블레이드의 앞전(leading edge)와 뒷전(trailing edge)을 수평선 상에 위치하도록 하는 블레이드 피치 변경단계(S120);
    c) 수평으로 고정된 블레이드의 윗면에 드론을 안착시키거나, 블레이드의 윗면으로부터 소정 높이만큼 이격되어 드론을 비행시킨 후, 블레이드의 상부면에 대한 점검을 수행하는 윗면 점검단계(S130);
    d) 윗면점검단계(S130) 수행 후, 해당 블레이드의 피치를 180도 변경하여 아래면을 상방을 향하도록 조정한 후, 블레이드의 하부면에 대한 점검을 수행하는 아랫면 점검단계(S140); 및
    e) 블레이드를 회전시켜 또 다른 블레이드를 수평 상태로 고정한 후, 상기 블레이드 피치 변경단계(S120), 윗면 점검단계(S130) 및 아랫면 점검단계(S140)를 재차 수행하는 반복수행단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드 최초 고정단계(S110)는,
    a-1) 각각의 블레이드를 바람에 의해 회전되지 않도록 피치변경장치를 이용하여 각각의 블레이드의 피치를 변경하는 블레이드 정지단계(S111); 및
    a-2) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태를 이루게 되면, 제동장치를 이용하여 블레이드를 고정하는 블레이드 고정단계(S112);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드 정지단계(S111)는,
    a-11) 블레이드가 바람에 의해 회전되지 않는 목표 피치값을 계산하는 목표 피치값 획득단계(S111-1);
    a-12) 블레이드의 피치를 목표 피치값에 서서히 도달하도록 피치를 서서히 변경시켜, 블레이드의 회전속도를 감속시키는 블레이드 감속단계(S111-2); 및
    a-13) 다수의 블레이드 중 선택된 하나의 블레이드가 수평 상태에 도달함과 동시에 블레이드의 피치를 목표 피치값과 동일하게 변경하는 피치변경 완료단계(S111-3);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 목표 피치값 획득단계(S111-1)에서,
    상기 목표 피치값은, 현재 블레이드의 회전 속도 값, 블레이드의 피치 값, 풍속 값 및 시간에 따른 풍속 변화양상을 고려하여 계산되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 목표 피치값은, 블레이드 감속단계를 통해 감속되는 블레이드의 회전 속도 값을 실시간으로 반영하여 변경되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드 피치 변경단계(S120)에서,
    피치가 변경되는 블레이드의 앞전은, 바람과 마주하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 윗면 점검단계(S130) 및 아랫면 점검단계(S140)에서,
    상기 드론은 영상촬영장치, 레이저 검사장치, 초음파 검사장치, 비접촉 검사장치, 비파괴 검사장치를 이용하여 블레이드의 외부면과 내부면을 검사하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 윗면 점검단계(S130) 및 아랫면 점검단계(S140)에서,
    상기 드론은 블레이드의 루트(root) 부분으로부터 팁(tip) 방향으로 점검을 수행하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 윗면 점검단계(S130) 및 아랫면 점검단계(S140)에서,
    상기 드론은 블레이드의 앞전과 뒷전을 잡아 고정하는 드론 고정부재를 이용하여 위치를 고정하고,
    상기 드론 고정부재는, 드론의 양측에 장착되고, 블레이드의 앞전과 뒷전의 폭에 따라 가변되는 구조인 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 드론은 윗면 점검단계(S130), 아랫면 점검단계(S140) 및 반복수행단계(S150)로부터 획득한 데이터를 드론 내부에 탑재된 무선송신장치를 이용하여 클라우드 서버 또는 풍력발전기 관제센터에 전송하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 점검방법.
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