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ANZINE : CAE 기술 매거진

CASE STUDY 유니슨㈜

  • 최상규 전임연구원
  • 유니슨㈜ / 풍력연구소 시스템구조팀
  • csk@unison.co.kr

▶ 유니슨은 어떤 기업입니까?

 

유니슨은 신재생 에너지 풍력발전 사업을 선도하는 국내 1등 풍력발전 전문 기업입니다. 풍력발전사업개발, 풍력발전기자재 개발 및 공급, 풍력발전단지 사업, 대규모 풍력발전단지 조성 및 운영, 풍력발전단지 유지보수 사업을 포함하여, 풍력발전에 관한 통합 솔루션을 제공하고 있습니다. 지난 2000년부터 현재까지, 750kW급 풍력발전기를 시작으로 2MW급과 4MW급 풍력발전기를 추가 개발하여 다양한 제품 라인업을 구축하고, 지속적인 연구개발과 풍력발전단지 조성 및 운영으로 축적한 노하우를 바탕으로 국내 풍력시장을 이끌어오고 있습니다. 현재까지 국내 · 외 총 637MW, 304기의 누적 설치 실적을 보유하고 있으며, 에너지 전환과 탄소 중립이라는 큰 변화의 흐름에 맞춰 풍력 발전을 통한 “에너지 평등 세상”에 기여하고 있습니다. 최근 풍력 시장은 육상에서 해상으로 변화하고 있으며, 정부는 2030년까지 재생에너지 보급을 확대하고 그 중 해상 풍력을 14GW 이상 구성을 계획하고 있어, 국내 해상 풍력시장은 앞으로 더욱 더 성장할 것으로 예상됩니다. 
현재 유니슨은 이러한 시장의 변화에 대응하기 위해 “10MW급 해상용 풍력발전기”를 개발 중에 있습니다. 지난 해는 10MW급 직접구동형 발전기 제작과 기동 운전에 성공했으며, 2024년에 시제품 발전기 제작을 완료하고, 2025년까지 국내 인증 및 상용화 완료를 목표로 하고 있습니다.  

 

[80MW 규모의 육상 풍력 단지]

 

[현재 개발 중인 유니슨의 10MW 해상용 풍력발전기]

 

▶연구원분이 맡고 있는 역할은 무엇인가요?

풍력연구소 시스템구조팀에 소속된 구조 엔지니어로서 풍력발전기 개발을 위한 다양한 구조물의 구조해석을 주로 담당합니다. 예를 들면 풍력발전기 내부에 배치된 드라이브 트레인이나 발전기를 위한 지지구조물인 타워 및 기초에 대한 구조적 건전성을 평가하고, 더 나아가 설계 최적화나 개선을 위한 적합한 솔루션을 제공합니다. 
최근에는 유지보수나 제작 및 시공과 연관된 연구 개발에도 관심을 두고 있어, 구조물 건전성 모니터링이나 제작 또는 시공 단계에서 품질 향상에 도움을 줄 수 있는 솔루션을 개발하기 위해 연구하고 있습니다. 
앞으로도 풍력발전과 관련된 국내 기술 확보와 개발을 위해 힘쓰고, 국내 풍력시장 활성화를 위해 기여할 수 있도록 노력하겠습니다.

 

 

▶ CAE 해석 솔루션(예: Ansys 등) 도입의 배경과 이점은 무엇인가요?


CAE 해석 솔루션 도입은 빠르고 정확한 시뮬레이션 결과를 제공하여 제품 개발이나 최적화에 매우 효율적이고, 경제적입니다. 
일반적으로 풍력발전기는 바람하중과 시스템하중, 지진하중 등 다양한 조건의 환경에 노출되며, 크고 무거운 구조물이기 때문에 제품 개발 단계에서 시험으로 검증하기에는 제약이 많습니다. 이 때 CAE 해석 솔루션을 활용 시, 시뮬레이션을 통한 제품 검증부터 다물리계 또한 통합하여 다룰 수 있어, 제품의 신뢰성 향상으로 경쟁력을 강화하는데 도움이 되고 있습니다.

 


▶ CAE 해석 솔루션을 사용한 구체적인 사례를 소개해주실 수 있을까요?

주로 Ansys Mechanical과 nCode DesignLife 프로그램을 사용하여 구조해석을 수행합니다.
기본적으로 풍력발전기의 설계 수명은 20~30년입니다. 설계 수명 동안 오일류와 같은 소모품은 규칙적으로 유지보수를 하지만, 주요 구조물은 다양한 조건의 운전 환경에 노출되어 설계 수명 동안 구조적인 건전성을 유지해야 합니다. 이를 위해 아래 그림처럼 설계 단계에서 극한 한계 상태에 대한 강도 해석과 반복하중에 대한 피로 한계 상태를 평가하기 위한 피로 해석에 활용하고 있습니다.

 

[예: 극한 한계상태 평가를 위한 해석 예시]

 

[예: 피로 한계상태 평가를 위한 해석 예시]


▶태성에스엔이의 기술 지원에 대해 한 마디 해주실 수 있나요? 

무엇보다 태성에스엔이의 신규 유저도 어우르는 다양한 교육 프로그램이 만족스럽습니다. 
이전에는 다른 CAE 프로그램을 주로 사용했기 때문에, Ansys 사용에 익숙하지 않았습니다.그러나 태성에스엔이에서 CAE Academy와 이러닝을 통해 기본 교육과 심화 교육을 제공하고 다양한 전문자료를 제공하고 있어, 프로그램을 학습하고 기초 이론을 다시 확립하는데 많은 도움이 되었습니다. 이미 업무에 능숙하신 분들도 태성에스엔이 교육에 참석하신다면, 기존에 알고 있던 지식이나 습득한 경험을 다시 정리하는 시간이 될 수 있으리라 생각합니다. 또, 설계 시 궁금한 점이나 막히는 부분도 서로 논의하고 해결 방법을 강구하여 큰 도움이 되고 있습니다.


▶마지막 한마디

유니슨은 풍력 에너지를 통해 “에너지 평등 세상”을 만들자는 신념으로 지속적인 개발과 제품 경쟁력 향상을 위해 노력하고 있습니다. 또한 산학연 협력이나 인력양성 사업 등에도 관심을 가지고 참여하고 있습니다. 앞으로 더 성장할 것으로 기대되는 국내 풍력시장에서 충분한 제품 경쟁력을 가질 수 있도록 최선을 다하겠습니다. 이러한 과정에 이루어질 태성에스엔이와의 협력이 양 회사의 발전에 크게 기여할 것이라고 기대합니다. 앞으로도 유니슨에 많은 관심 부탁드립니다.

 

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