Turkish Aerospace Industries, 풍력 에너지 분야로 전문성 확대

항공우주 및 방위에서 풍력 에너지까지

Turkish Aerospace Industries(TAI)는 튀르키예 방위 산업의 대외 의존도를 낮추기 위해 산업기술부의 지원을 받아 설립된 회사로, 1973년에 그 역사가 시작되었습니다. 오늘날 이 회사는 항공 구조물, 항공기, 헬리콥터, 무인 항공기 및 위성을 개발하고 있으며, 제품에 대한 통합 물류 서비스도 제공하고 있습니다.

앙카라에 위치한 TAI는 최첨단 기계 및 장비를 갖춘 300,000제곱미터 규모의 산업 설비를 운영하고 있으며, 부품 제조부터 항공기 어셈블리, 비행 테스트 및 배송까지 광범위한 제조 기능을 제공합니다. TAI는 항공우주 및 방위 분야의 세계 100대 기업 중 하나입니다. 2009년에는 더 깨끗하고 저렴한 에너지를 추구하는 튀르키예 에너지부를 지원하기 위해 MILRES(National Wind Energy Systems and Prototype Turbine Production) 컨소시엄이 조직되었습니다.

튀르키예 역사상 가장 큰 연구 개발 프로젝트 중 하나인 MILRES는 지역 풍력 에너지 산업의 기반을 마련하고 있으며, 튀르키예 경제에 대한 항공우주산업의 기여도에 부응하고자 합니다. TAI는 터키 과학기술연구위원회, 사반치 대학교, 이스탄불 공과대학교, Istanbul Ulasim의 전문가 및 과학자들로 구성된 팀에 합류하여 MILRES 프로젝트 파트너가 되었습니다.

풍력 터빈 설계에 특화된 솔루션

MILRES 프로젝트에 참여하는 TAI 팀원들은 PLM(제품 라이프사이클 관리)에 특화된 Siemens Digital Industries Software의 Simcenter Samcef™ Wind Turbines 소프트웨어를 사용합니다. 시뮬레이션 솔루션은 사전 설계부터 상세 설계 및 인증에 이르기까지 전체 제품 설계 주기를 포괄하는 고유한 글로벌 환경을 제공합니다. Simcenter Samcef Wind Turbines는 대형 유연 기계 모델링 분야에서 수십 년간 축적한 경험과 풍력 에너지에 대한 방대한 전문 지식을 풍력 터빈 시뮬레이션을 위한 전용 플랫폼에 통합했습니다.

수치 시뮬레이션 도구인 Simcenter Samcef Wind Turbines는 터빈 설계자가 개념과 설계 옵션을 가상으로 테스트하고 비교할 수 있도록 지원하여 TAI에 탁월한 이점을 제공합니다. TAI의 수석 설계 엔지니어인 Suleyman Demir는 "설계 및 시뮬레이션 속도가 빨라지면 생산성이 향상되어 터빈 설계의 초기 단계에 나타나는 문제도 식별하고 해결할 수 있습니다."라고 설명합니다.

시간이 관건

"풍력 터빈을 설계할 때 가장 중요한 문제는 터빈 컴포넌트를 선택하는 데 사용되는 설계 매개변수에 대한 최적의 값을 구하는 것입니다."라고 Demir는 설명합니다. "터빈 비용은 현재로서는 부차적인 문제입니다. 가장 중요한 과제는 튀르키예 최초의 국산 풍력 터빈을 제조하는 것입니다. 설계에서 유일한 핵심 요소는 시간입니다."

속도와 효율성을 중시하는 TAI는 특히 Simcenter Samcef Wind Turbines의 사용 편의성과 빠른 계산 속도를 높이 평가합니다. TAI의 프로젝트 관리자인 Yavuz Gulec은 "사용자 친화성과 빠른 솔루션 시간 덕분에 일정에 맞춰 매우 짧은 시간 내에 새로운 기계를 개발할 수 있습니다."라고 말합니다.

다양한 문제를 다용도 솔루션으로 해결

Simcenter Samcef Wind Turbines는 MBS(멀티바디 시뮬레이션) 기능을 포함하여 비선형 FEM(유한 요소 방법) 솔버를 사용하여 고도로 커플링된 접근 방식을 제공합니다. TAI는 Simcenter Samcef Wind Turbines를 사용하여 다양한 설계 문제를 해결합니다.

Demir는 "Simcenter Samcef 고성능 솔버를 사용하면 유연한 동역학 현상을 매우 정확하게 시뮬레이션할 수 있으므로, 사실적인 사전 설계 모델을 만들어서 올바른 결정을 내리는 데 도움이 됩니다."라고 말합니다. "소프트웨어 덕분에 진동 해석, 천이 해석 및 극부하 해석을 수행하여 요 및 기어박스와 같은 컴포넌트에 대한 설계 기준을 얻을 수 있었습니다."

TAI 팀은 또한 기어 유닛의 부하를 해석하고, 발전기 베드의 기어박스 부싱 및 감쇠 시뮬레이션을 위한 토크 변위 계산을 수행했습니다. 또한 TAI는 풍력 터빈의 구조 해석에 이 소프트웨어를 사용하여 설계 매개변수를 검증하고, 타워에서 지면으로 전달되는 터빈 블레이드 진동을 시뮬레이션하고, 유한 요소 해석을 사용하여 허브의 응력을 시뮬레이션했습니다.

Siemens Digital Industries Software 기술은 상당한 이점을 제공합니다.

"결합된 FEM-MBS 접근 방식은 이전 솔루션에 비해 엄청난 이점이 있습니다."라고 Demir는 평가합니다. "Simcenter Samcef for Wind Turbines를 사용하면 기계의 모든 컴포넌트에 작용하는 하중 분포를 매우 정확하게 계산할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 경계 조건을 사용하여 각 컴포넌트를 쉽고 빠르게 설계할 수 있으며, 그러면 각 컴포넌트를 전역 기계에서 재조립하고 전역 동역학을 쉽고 정확하게 확인할 수 있습니다."