국내 확대 적용 위한 발전기 제작사별 DB 구축 및 실증 수행
한국전력공사 전력연구원(원장 김태균)은 지능형 로봇 기반 대용량 발전기 고정자의 체결강도를 평가할 수 있는 시스템을 개발하고, 지난 4월 영흥화력발전소에 적용·실증했다.
국내 발전소 대용량 발전기에는 고정자 권선을 보호하고 지지하기 위해 웨지(wedge)를 활용해 고정하고 있다. 웨지는 고정자 코일 진동을 기계적으로 억제할 수 있는 유일한 부품으로 웨지가 삽입돼 있는 정도에 따라 웨지 체결강도가 달라진다.
발전기 운전 중에 웨지의 체결강도가 느슨해지면 고정자 슬롯의 코일(Stator Slot Coil)을 지지하지 못한 상태에서 진동 상승 및 열적 팽창으로 인해 고정자 권선 절연물의 마멸 및 절연파괴를 유발한다.
현재 웨지 검사방법은 전문가의 수동타격에 의한 청음분석을 통해 주관적으로 정상·주의·불량을 평가하고 있지만 이번 웨지 체결강도 평가 로봇 적용으로 정량적 검사를 통해 정밀도 및 재현성을 확보할 수 있다.
전력연구원은 웨지 강도 검사로봇을 활용해 국내 최초로 발전기 배플(Baffle)을 통과할 수 있는 로봇을 개발했다. 해외에서 개발한 웨지 검사로봇은 발전기 로터 인출상태에서 냉각용 장애물(Baffle)을 통과하지 못했지만 전력연구원이 개발한 로봇은 장애물이 있는 발전기 고정자 바닥면 직진주행 및 로봇팔이 360° 회전하면서 웨지 체결강도를 평가하고, 그 진단결과를 자동분류, 형상 분석 및 디지털화했다.
전력연구원은 2021년 4월 870MW급 영흥화력발전소 대용량 발전기에 이 시스템을 적용·실증했다. 기존 수기저장 진단데이터를 인공지능(CNN, convolutional neural network) 기법을 활용해 디지털신호로 변환하고, 발전기 수동타격 검사 대비 웨지 검사 로봇의 평가결과가 94% 일치하는 것을 확인했다.
전력연구원은 향후 발전기 제작사별 웨지 검사 로봇 시스템의 실효성을 검증하고, 검사속도 개선을 통한 작업 효율성을 향상할 계획이다. 또한 가스터빈용 발전기 웨지 검사 등 대상설비 확대를 위한 기술개발 및 발전사, 민간(IPP), 해외 발전사로 확대 적용할 예정이다.
전력연구원 관계자는 “웨지 검사 로봇 시스템이 적용되면 발전기 웨지의 상태를 정밀하고 정량적으로 분석할 수 있다”며 “발전기 불시고장 예방 및 안정적 전력공급에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
