해외 전기현장 최신기술

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해외 전기현장 최신기술_일본편

2005년 3월 31일 (목) 23:12:00 | 지면 발행 ( 2005년 2월호 - 전체 보기 )

헬리콥터에 의한 철탑 해체용 치구(R·E·G) 개발스미토모전설은 간사이전력에서 수주한 시라카와선 제거 공사(77kV, 단장 21.6km, 철탑 64기, 전력 ACSR 160m2, 지선 U-OPAC55m2)에서 간사이전력·나라전력소, 나카니혼항공의 협력 하에 헬리콥터를 통한 철탑 해체 치구를 개발해 실용화했다.예전부터 헬리콥터를 이용한 철탑의 해체가 검토는 되고 있지만 시라카와선과 같이 해체 철탑의 주주재가 내부에 붙어 있을 때는 해체 상부재를 안쪽에서 자유롭게 조인트하기가 아주 어려웠다. 이번에 개발한 R·E·G(Re Erection Guide)는 이 문제를 해소할, 해체 대상 철탑의 주재재 내부착 조인트 부분의 분리 대응 치구로 개발됐다. 이번 수주한 시라가와선을 통해 조건이 다른 6기의 철탑으로 실증하고 모든 곳에서 사용할 수 있다는 것이 확인됐다.

본 공법은 R·E·G를 해체할 철탑에 적용해 4각의 조인트 볼트를 떼어내고 일시 맡긴 상부 탑체를 헬리콥터로 한번에 매달아 올려 헬리콥터 이착륙장까지 운반해 기지에서 철탑을 해체하는 공법이다.헬리콥터의 능력 때문이기도 하지만 높이 20m(중량 5t) 정도의 철탑은 2분마다 반출될 수 있기 때문에 해체 공구(대봉, 윈치 등)의 운반 생략화와 공기 단축이 가능해진다.또 본 치구(R·E·G)는 이번처럼 험준한 산악지대에서 해체한 철탑부재의 현지 일시 보관도 곤란한 장소와 용지 제약 등으로 작업 용지의 확보가 곤란한 곳, 또 반출 수단이 헬리콥터에 한정된 듯한 곳에서 작업할 때 큰 효과를 발휘해 앞으로 증가할 것으로 전망되는 철탑의 철거 공법에서 활용이 기대되고 있다.(특허 출원 예정)

보일러설비 등에서 사용하는 고온용 내마모용사재를 개발홋카이도전력은 용사 제조사인 도카로(주)와 공동으로 보일러 설비 등에서 사용하는 고온용 내마모 용사재 ‘TC-55/BV03’을 개발했다. 2004년 4월부터 도카로의 용사 시공을 통해 시험 판매를 하고 지난해 10월부터 본격적으로 전국 판매에 나섰다.예전부터 홋카이도전력은 석탄화력발전소의 이동시에 석탄재가 보일러 내에서 가스 흐름을 따라 비산할 때 보일러 전열관에 충돌해 관 표면을 마모시키는 현상과 전열관에 부착한 석탄재를 제거하기 위해 고온 증기를 뿜어 관 표면을 마모시키는 현상이 일어나기 때문에 보수 공사에 많은 비용이 든다.이 때문에 붕화물2과 금속간 화합물3을 복합시킨 용사재 개발에 착수해 기존 재료(크롬 커버이드 서미트 용사재4보다 온도 변동에 강하고 30% 정도의 내마모성을 향상시키는 데 성공했다. 이로 인해 발전소 정기 점검 시 보수비용의 절감과 보일러 설비의 연명화가 가능해진다.홋카이도전력에서는 2003년 8월부터 하고 있는 도마토후발전소 2호기의 보일러 정기 자주 점검 시, 설비의 일부에 용사해 실증 실험을 실시하고 있고 앞으로는 동사의 타 발전소 설비에 순차적으로 적용해 비용 절감을 도모해갈 예정이다.또 동사의 플랜트 이외에는 비철 및 석유화학 플랜트 등에서 실기로 적용 실험을 하고 있을 뿐만 아니라 철동과 제철 플랜트에서도 시험을 검토하고 있고 이번에 개발한 용사재 적용범위의 확대를 기대하고 있다.(특허 출원 중)고온용 내마모 용사재(TC-55/BV 03)의 특징① 일반적으로 고온 환경에서 사용되는 크롬커버이드 서미트 용사재와 비교해 TC-55/BV 03은 고온 마모 시험에서 30% 정도 내마모성이 향상되고 있다.② 또 크롬커버이드 서미트 용사재는 고온 환경에서 온도 변동에 의한 균열·박리 등의 발생이 우려되지만 TC-55/BV 03은 열 사이클 시험으로 시험 후에도 건전 상태를 유지하고 있고 고온 내마모성 및 온도 변동에 강한 용사재이다.[용어설명]1. 용사란 열원에 의해 금속, 세라믹 등이 용사재료를 가열하고 용융상태에서 부품에 뿜어내 충돌·응고시켜 피막을 형성하는 표면 처리 기술2. 효소와 금속의 화합물로 아주 단단한 소재3. 두 종류 이상의 금속이 화합해 나온 전혀 다른 물질4. 크롬 탄화물의 세라믹과 니켈크롬의 금속간 화합물과의 복합 용사 재료휴대전화 사업자에게 송전철탑 이용 서비스츄고쿠전력 및 츄덴키 플랜트는 송전철탑을 휴대전화 사업자의 안테나 등의 기지국 지지물로 빌려주는 ‘송전철탑 이용 서비스’를 시작했다. 이 서비스는 휴대전화 등의 이동 통신의 급속한 보급과 서비스의 고급화에 휴대전화사업자의 기지국 증설 필요성을 배경으로, 츄코쿠전력이 소유한 송전철탑을, 전기사업에 지장 없는 범위에서 휴대전화 사업자에게 빌려주는 것으로 휴대전화사업자는 통신영역의 확대와 서비스의 향상을 기대할 수 있다.서비스 제공의 틀은 츄고쿠전력이 송전철탑을 빌려주고, 휴대전화 기지국 건설의 실적이 있는 츄덴키 플랜트가 공사나 보수관리를 맡게 된다.또, 츄고쿠전력 그룹은 총 에너지의 설비의 시너지효과를 얻는 관점에서, 츄덴키 플랜트가 손님의 원스톱 창구가 되는 동시에 그룹사인 츄덴키기쥬쯔컨설턴트 나 츄덴코우, 에너지아 커뮤니케이션 등과 함께 필요한 대응은 함께 추진해, 고객 서비스를 제공한다. 또 이용가능 송전철탑 수는 약 35,800기이다.

세계 최초의 소규모 폐목재 바이오매스 가스화·가스터빈 발전의 성공폐목재 바이오매스를 에너지원으로 한 소규모 분산형 열전병합시스템의 개발을 추진하고 있는 가와사키중공은 가압유동층 가스화신과 가스터빈 발전기를 조합한 폐목재 바이오매스 가스화·발전을 성공했다.이번 성공은, 하루 수 톤 정도와 소량의 폐목재 바이오매스를 대상으로 한 시스템으로서는 세계 최초의 성공으로, 폐목재 바이오매스의 소규모 분산형 열전병합시스템의 실용화의 길을 마련한 것으로 주목받고 있다.

폐목재 바이오매스는 재생 가능한 지구온난화 방지에 기여하고 클린 에너지 자원의 하나로서 그 이용 확대가 추구되는 한편으로, 대량의 수집·수송하는 것이 곤란하기 때문에 소규모로 고효율화한 에너지 전환기술의 개발, 보급이 필요해지고 있다.이번 가와사키중공이 폐목재 바이오매스 가스화·발전에 성공한 시스템은 이 회사가 개발한 유동층 가스화신과 가스터빈에 의한 저칼로리 가스 연소기술을 적용한 독자적인 시스템으로 하루 수 톤 정도의 비교적 소규모 폐목재 바이오매스가 발생한 제재소등에서의 도입을 목적으로 한 것이다.본 시스템은 유동층 가스화신에서 약 650℃에서 폐목재 바이오매스를 열분해로 인한 가스화해, 다량의 타르성분을 포함한 생성가스(CO2 와 H2)을 그대로 가스터빈 연소기에서 도입해서 가스터빈에 의한 발전을 하는 것이다.종래의 처리가 곤란한 것부터 제법 또는 분해되고 있는 타르성분을 고온인 채 가스터빈에서 도입하고 연재로서 유효이용하고 있기 때문에 같은 규모의 직접연소·증기터빈 발전방식과 비교해 약 3배(약20%)의 고효율 발전이 가능해서 소규모 바이오매스를 이용할 수 있다.게다가, 가스터빈에서 배열은 열교환기를 개입시켜 유동층 가스화신에서 이용하고 있는 가스화용 공기의 열원에서 재생 이용되든가, 필요에 응해 배열회수 보일러 등을 설치한 것에 의해 증기나 온수로서 이용될 수 있다.가와사키중공은, 독립행정법인 신 에너지·산업기술총합 개발기구(NEDO)에서의 위탁을 받아 (재)에너지 총합공학연구소, 고우치현, 도쿄대학, 도쿄농업대학, 시마네 대학과 공동으로 폐목재 바이오매스에 의한 소규모 분산형 고효율가스화 발전시스템의 개발에 몰두해, 2003년 6월에 기술연구소(효고현 아카시)내에 24kW 규모의 시험설비로서 유동층 가스화신 설비와 가스터빈 발전설비를 설치해 시험연구를 추진할 수 있다.이 회사는, 이번 성공으로 시스템 실용화 전망을 위해 본 시스템 개발을 2004년도 말에 완료할 예정으로 2005년도부터는 (주)소니아 사가와공장(고치현)에서 150kW 규모의 실용화 시험설비를 건설해, 제재소에서 발생하는 목재 층을 이용한 가스화·가스터빈 발전과 배열회수 보일러에 의해 증기를 발생하는 열전병합시스템의 실용화시험을 했다.가와사키중공은 바이오매스에너지 이용설비로서는, 종래의 직접연소·증기터빈 발생시스템을 주체로 해서, 대규모 설비에서는 제지플랜트용의 탄산나트륨 회수보일러 등 바이오매스카로서 풍부한 납입실적을 갖는 동시에 소규모 설비에 의해서도 하루 량 20톤 정도의 폐목재 바이오매스를 이용한 시스템 납입실적이 있다.이번에 소규모 분산형 열전병합시스템의 조기 실용화를 목적으로 해 이 회사는 여러 종의 다양한 폐목재 바이오매스 자원 량과 에너지 수요형태를 최적화한 고효율의 바이오매스 발전시스템의 라인 업 확충을 진행할 방침이다.포터블 타입의 3D 초음파 검사장치의 상품화- Matrixeye - 도시바사는 포터블 타입의 3D 초음파 검사장치 ‘Matrixeye’을 상품화해 발매를 개시했다. 신제품은 작업현장에서 운반하는 것이 가능하고, 금속이나 수지 재료로 작업가능한 부품의 내부 결함을 3차원 영상으로 검사나 확인이 가능하다.3D 초음파장치는 재료, 부품 등 내부흠집을 비파괴하면서 검사하는 장치이다. X선 검사장치의 경우 계측부분을 2차원으로 영상화하지만, 3D초음파장치는 같은 회사가 독자적으로 개발한 초음파 카메라기술과 영상화 처리기술에 의해 금속이나 수지의 재료로 만들어진 부품의 내부결함을 3차원으로 영상화한 것이 가능했다.

초음파 카메라를 탑재한 복수의 초음파송수신용 압전소자에 의해 내부결함에서의 수천의 초음파 음향 데이트를 취득해 이것의 정보를 영상화 처리한 것으로 3차원의 영상을 실현하고 있다.또 신제품은 이 회사 종래의 제품보다 초음파 송수신하는 센터의 수를 64채널(종래 제품 256채널)로 간소화한 것으로 장치의 소형화를 꾀했다. 게다가 본체에 10인치의 액정모니터를 탑재한 것으로 작업현장에서 운반하면서 사용할 수 있는 포터블 타입으로 일 처리를 할 수 있고 더구나 병렬 고속 연산 처리 회로를 채용한 것으로 검사시간의 단축을 실현하고 있다.이 회사는 신제품을 시장에 출하하고, 자동차 부품업계와 플랜트산업 등의 판매하는 것으로 3D 초음파 장치의 매상을 확대할 방침이다.

주요 특징1. 검사대상물의 내부결함을 3차원으로 영상화하는 것이 가능최대 64개 초음파송수신용 압전소자를 내장한 초음파 카메라를 탑재하고 있다. 전자 주사에 의해 수집한 수천의 초음파 음향 데이터를 당사가 독자적으로 개발한 3D개입 합성법(3D-Synthetic Aperture Focusing Tech-nique)을 적용해서 내부결함을 3차원으로 영상화 한다.2. 포터블 타입장치본체와 초음파 카메라뿐 만으로 검사할 수 있고, 장치본체에는 연산기능, 결과 표시기능, 데이터 보존기능 등을 탑재하고 있다. 또 이 회사의 종래 제품보다도 초음파 송수신하는 센서의 수를 64채널로 간소화한 것으로 장치의 소형화를 실현하고 본체에 10인치의 액정모니터를 탑재한 것으로, 작업현장에서 운반하면서 사용할 수 있는 포터블 타입으로 완성됐다.3. 독자적으로 개발한 병렬연산처리회로(SAFT Engine)의 적용독자개발의 영상화 처리장치보다 실시간으로 고속으로 검사가능하고, 영상합성처리의 고속화를 추구하고, 약 1초마다 내부결함을 3차원으로 영상화할 수 있다.4. 산화막이나 수지부품의 내부결함, 박리의 검출도 가능이것으로 비파괴검사수법으로는 검출이 곤란했던 산화막이나 수지부품 안의 결함 박리검출이 가능해졌다.공간 전력으로 신속성 높은 무선네트워크를 이용한 수소가스 검출 시스템의 개발히타치제작소는 국립대학법인 오카야마 대학과 공동연구인 연료전지자동차에 수소연료를 공급하는 수소 스테이션의 보급을 위해 수소가스 감지시스템을 개발했다.이것은 NEDO의 위탁사업 ‘수소안전이용 등 기반기술개발’의 일환으로 행해진 반도체수소센서와 감지 시스템의 연구개발이다. 본 시스템은 수소 스테이션 내에 설치된 대기 중의 수소가스 농도를 감지하는 수소가스 센서를 네트워크로 이어, 스테이션 전체의 수소가스 농도 및 확산상황을 감시할 수 있도록 하는 것으로 시작에서는 네트워크의 무선화, 공간 전력화, 고도의 신속화 기술을 실현한 것으로 환경적으로 우수한 수소에너지 사회의 실현에 공헌하게 됐다.최근에 지구환경을 보전할 수 있는 고효율의 에너지로서 수소가 주목받고 있어, 수소이용 국제 깨끗한 에너지시스템 기술연구개발(World Energy Network)의 보고에서는 2020년에는 일본 전체에 연료전지 자동차의 수는 500만대, 수소 스테이션의 수는 3,500개소에 달할 예정이다.한편으로, 수소에너지가 보급과 함께 수소 스테이션 주유소에서 병설 및 시가지에 건설이 추진될 것이 예상돼, 가연성 높은 수소가스에 높은 비용의 안전대책이 필요하고, 특히 수소가스가 누설된 때에는 누설개소를 즉각 특별히 지정함과 동시에 수소 스테이션 전역에 가스 확산상황을 빨리 파악할 수 있도록 수소가스 감지 시스템 정비가 꼭 필요했다.히타치는 복수 센서를 무선으로 자유롭게 연결, 대상물의 계측정보를 원격지에서 확인할 수 있는 센서네트워크를 사용한 수소가스 감지시스템을 착수했다. 그러나 센서네트워크를 이용한 수소가스 감지시스템에서는 일상적으로 감시에 의해 센서노드(센서네트워크용 소형 단말기)의 비용전력이 높지 않고, 전지의 수명이 짧지 않는 것으로 수소가스 누설 시에 많은 수의 센서노드에서 기지국에의 통신이 순간적으로 집중하는 것에 의해 통신능력이 저하하고 감시시스템의 신속성이 저하하는 등 과제가 있다.히타치는 NEDO의 위탁받아 오카야마 대학과 공동연구, 히트치가 갖고 있는 반도체기술, 센서기술, 무선통신기술, 시스템제어기술 과 오카야마 대학의 재료기술을 결합해 무선네트워크를 이용한 수소가스 감지시스템을 개발했다.이 감지 시스템은 소형(7.5㎜×3㎜), 낮은 가격에서 100ppm이하의 수소농도를 감지할 수 있는 FET(Field Effect Transistor)형 수소가스센서를 탑재한 센서노드, 기지국 감시용 서브에서 구성된다.시스템의 특징1. 수소가스의 일상 감시를 공간 전력으로 실현하는 전력제어시스템수소센서에서 두개의 측정모드(실온모드, 고온모드)를 설치해 새로 바꿔서 이용하는 기술로 통상적으로 아이콘을 갖고 대기상태로 하는 실온모드에서 수소 가스양을 측정하지만, 측정치가 일정한 수치를 답한 경우는 센서노드에 탑재한 가열지시가 움직여, 고온모드로 변환된다.고온모드에서는 기온·습도의 경고음을 제거하는 동시에 센서표면의 반응이 활성화되기 때문에 보다 높은 수준의 수소계측이 가능하게 된다. 실온모드에서의 소비전력은 고온모드의 200분의 1정도이기 때문에 이런 모드를 적당히 분리하는 것에 의해 시스템 전체 전력소비량을 10분의 1정도로 추진할 수 있다.2. 수소가스 누설 시에 통신제어 시스템수소가스가 누설한 때의 정보가 기지국을 통해 감시용 서브에 전달되면 감시용 서브는 전 센서노드에 대해 통신 우선 순위를 수소농도의 높은 순으로 설정해 우선 순위 높은 센서노드의 통신정도를 높게 하고 우선 순위 낮은 센서 통신을 규제하는 것으로 통신회선을 유효하게 활용한다. 이것보다 중요한 누설정보정도 우선적으로 기지국에 수집돼 시스템 전체 신속성을 향상시키는 것이 가능하다.환경 시험실 ‘하나마루 HOT·LAB’ 이 완성토호쿠전력은, 토오쿠지역에 적합한 보다 쾌적한 전기 난방 시스템의 구축을 향한 연구 개발을 할 것을 목적으로, 작년 9월부터 본사 회사 연구 개발 센터 안에 설치 공사를 진행해 왔던 환경 시험실 ‘하나마루 HOT·LAB’을 완성했다. 환경 시험실은, 임의로 습도·온도를 설정 할 수 있는 시스템의 구축을 향한 연구 개발을 할 것을 목적으로, 작년 9월부터 본사 회사 연구 개발 센터 안에 설치 공사를 진행해 왔던 환경 시험실 ‘하나마루 HOT·LAB’을 완성했다.환경 시험실은, 임의로 습도·온도를 설정 할 수 있는 시험실 본체(단열 패널구축)와, 그 안에 건설한 모든 전기화 시험용 모델 주택 1채 등으로 구성되어 있다.시험용 모델 주택에는 축열식 전기 난방기, 전기 온수기에 의한 온수난방 시스템이나 축열식 온수 난방시스템 등의 각종 시험용 전기 난방 기기를 설치하고, 환경 시험실 안에서 동북 각지의 기상조건(온도·습도)을 재현하면서, 각종 기기·시스템의 성능이나 쾌적성, 경제성 등에 관한 데이터를 수집하여, 난방 기기의 가장 적합한 조합에 관하여 종합평가를 행한다.토호쿠전력에서는, 모든 전기화 주택이 한층 더 보급 확대되는 것을 목표로, 적극적인 영업 개발에 몰두함과 동시에, 토호쿠지역 특성을 경험했던 보다 쾌적한 모든 전기화 시스템의 실현을 향해 대처해 나갈 방침이다.