해상 풍력 터빈에서 표준 아연 도금이 실패하는 이유는 무엇일까요?

해상 풍력 발전에서의 부식 위험
전 세계적으로 재생에너지가 증가함에 따라 해상 풍력 터빈은 가장 빠르게 성장하는 재생에너지원 중 하나가 되었습니다. 그러나 해양 환경은 지구상에서 가장 가혹한 환경 중 하나이며, 새로운 해상 풍력 터빈이 설치되는 곳이기도 합니다. 높은 염분 농도, 높은 습도, 자외선(UV) 노출이 복합적으로 작용하여 금속을 부식시키는 극한 환경을 조성합니다. 가장 흔한 부식 경로는 체결 부품의 손상입니다.
미국 국립재생에너지연구소(NREL)의 자료에 따르면 풍력 발전소의 20년 운영 비용 중 부식 유지 보수 비용이 전체 비용의 약 25%를 차지합니다. 이는 일반적인 아연 도금 패스너(나사) 사용에 있어 치명적인 오류입니다.

일반적인 아연 도금 패스너가 고장나는 이유는 무엇일까요?
아연 도금(전기 도금)은 얇은 보호막(일반적으로 5~8 마이크론 두께)을 형성합니다. 아연은 온화한 환경에서는 효과적인 보호막이지만, 바닷물에 포함된 염화 이온에 노출되면 얇은 아연층이 빠르게 소모됩니다. 아연이 완전히 사라지면 아래쪽 강철은 즉시 녹슬기 시작하고, 녹이 지면서 생성되는 수소는 강철을 취성으로 만들어 하중 지지력을 저하시킵니다.
탄소강(타워 플랜지 - 탄소강)과 접촉하는 부분에 스테인리스강 나사를 사용하면 탄소강 부품의 부식이 가속화됩니다. 탄소강과 스테인리스강이 강철 타워에서 연결될 때 갈바닉 부식이 발생하기 때문입니다. 따라서 부식성이 낮은 탄소강 부분이 더 빨리 부식되어 접합부 파손이 가속화됩니다.

다음은 다른 모든 코팅 방식보다 우수하며 모든 성능 요구 사항을 충족하는 코팅 방식입니다.

    용융 아연 도금 강판(HDGS) 체결 부품은 체결 부품 재질과 코팅 사이의 야금학적 결합을 통해 부식 방지 기능을 제공하도록 설계되었습니다. 적용 분야에 따라 코팅 두께는 50~100 마이크론이며, 기계적 마모와 부식으로부터 보호막을 형성합니다.

ASTM F1941:철 및 강철 하드웨어의 아연 도금에 대한 표준 사양.

EN 13889:용융 아연 도금 코팅에 대한 시험 방법.

결론

해상 풍력 발전 설비에 적합한 체결 부품을 선정할 때 가장 저렴한 옵션을 찾는 것이 아니라, 수명 주기 비용을 계산하는 것이 중요합니다. 검증된 부식 방지 기술과 재료 인증 및 제3자 시험 데이터를 통해 입증된 체결 부품에 투자함으로써 프로젝트 관리자는 가동 중지 시간을 대폭 줄이고 풍력 터빈의 구조적 안정성을 수십 년 동안 확보할 수 있습니다.

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