풍력은 중국에서 수력 발전에 이어 두 번째로 큰 무공해 재생 가능 에너지 자원이다. 정부의 지원과 풍부한 풍력 자원에 힘입어 중국의 풍력산업은 이례 없는 발전의 기회를 맞이하고 있다. 중국의 풍력 자동화 시장은 향후 5년간 30% 내지 50% 가량 성장할 것으로 전망된다.
[창신의 풍력 발전 지역. 850kW급 발전기를 통해 생산되는 전력은 현지주민들에게 공급된다.]
산동을 중심으로 중국의 동부해안, 북부지방에 자리잡은 창신(Shandong Changxing Wind Power Technology)은 대형 풍력 발전기를 생산하는 업체다. 이 업체는 발전기의 자체 연구와 개발부터, 생산, 조립은 물론 판매 지원 업무까지 완벽하게 독자적으로 수행한다.
창신은 중국 풍력발전기 생산 업계의 리더다. 창신은 사상 최대용량의 850kW급 풍력발전기 생산계획을 착수하면서 시스템 통합 관리자인 Jinan Wenchunag과 팀을 이뤘다. 이 과정에서 팀은 가변 피치 블레이드, 기울임 현상, 변류, 동기화, 보호와 모니터링 등 복합적인 세그먼트를 통합할 수 있는 제어시스템이 필요하다는데 공감을 같이했다.
해결 과제
급진적인 중국의 풍력 산업 개발은 생산을 외국 기술에 의존하는 등 일련의 문제들을 내재하고 있었다. 2가지 주요 부품인 풍력 주제어시스템과 가변 피치 블레이드 제어시스템에 전문적 풍력 제어기 제조업체로부터 공급된 폐쇄적 시스템을 사용하면서 고비용, 주요 기술의 인입 차단, 기술 지원 부족 등의 문제가 발생했다. 결과적으로 중국 풍력 개발 기업의 진전에 병목 현상을 초래했다.
이러한 문제 해결을 위해 창신은 가변 피치 블레이드와 발전기 제어를 위한 복합적인 시스템의 통합이 필요하게 된다. 창신은 또한 이 발전기들을 설치한 후에 유지보수를 할 수 있는 능력이 필요했다. 국제적인 풍력 제어기 제조업체로부터 공급된 폐쇄적 시스템은 높은 비용과 주요 기술의 중국 내 인입 차단이라는 결과를 낳았으며, 이는 중국 풍력 개발 기업들의 자체 개발에 걸림돌이 됐다.
창신은 높은 국제 표준에 부합하고 발전기의 국내 디자인과 개발을 가능하게 하는 개방형 플랫폼 제어시스템으로의 전환이 필요했다. 창신과 시스템 통합 관리자는 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템에 그 과제를 맡기기로 한다.
[설치 구조도. 중국 산동성의 창신 풍력발전기에 설치된 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템 구조도.]
해결 방안
창신의 850kW급 발전기는 Allen-Bradley 서보 드라이브, I/O 및 HMI와 더불어 프로그래밍이 가능한 자동 컨트롤러를 사용한다. 이 시스템은 데이터의 원활한 전송을 위해 DeviceNet 네트워크를 이용하며, 실시간 정보와 데이터를 수집하는 FactoryTalk View SE HMI 소프트웨어를 포함하고 있다.
분산 확장형 아키텍처의 활용으로 창신은 58개에 달하는 자사의 850kW급 발전기를 동시에 제어할 수 있다. 모든 발전기를 동시에 제어할 수 있는 이 기능은 합리적인 운용을 가능하게 하며 프로젝트의 효율성을 크게 향상시킨다. 개방형 플랫폼으로 창신은 혁신적인 발전기 부품을 자체적으로 개발할 수 있게 됐으며, 이로써 중국 내 풍력 시장의 지속적인 개발과 자체 구매를 요구하는 정부 규제에 부합하게 됐다.
[실시간 측정. 창신의 58개 850kW급 발전기를 동시에 제어할 수 있다.]
결과
이 프로젝트는 중국 내 풍력 발전 단지에 로크웰 오토메이션을 성공적으로 활용한 케이스로, 풍력 개발 단지의 차후 개발에 있어서 로크웰 오토메이션의 견고한 자리를 굳히는 계기가 됐다. 로크웰 오토메이션과의 프로젝트로 창신이 얻을 수 있었던 결과는 ▲풍력 발전기 상의 가변 피치 블레이드와 주제어시스템의 자사 혁신 구현 ▲보편적인 제어 플랫폼과 신뢰성 있는 아키텍처로 인한 생산, 유지비 절감 ▲차후 업그레이드 가능한 개방형 시스템 도입으로 전반적인 경쟁력 향상 ▲CE 인증을 획득한 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 제품군으로 국제 인증 획득과 외국으로의 기업 확장이 있다.
무엇보다도 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 시스템의 성공적인 활용은 중국 풍력 발전 기업체들에게 풍력 제어시스템의 보편적인 개발에 소중한 경험을 제공하고, 건전한 자사 혁신을 증진시키는 역할을 했다는데 큰 전략적인 의의가 있다.
