KR101486007B1 - Composite Wind Turbine Blade and Its Manufacturing Process Having Pattern Type Absorbent Layer of Electromagnetic-Waves Using Inkjet Printing Technology - Google Patents

Composite Wind Turbine Blade and Its Manufacturing Process Having Pattern Type Absorbent Layer of Electromagnetic-Waves Using Inkjet Printing Technology Download PDF

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KR101486007B1 KR20130146806A KR20130146806A KR101486007B1 KR 101486007 B1 KR101486007 B1 KR 101486007B1 KR 20130146806 A KR20130146806 A KR 20130146806A KR 20130146806 A KR20130146806 A KR 20130146806A KR 101486007 B1 KR101486007 B1 KR 101486007B1
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방형준
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a wind power generator rotary wing and a manufacturing method thereof using a pattern type printing technique and, more specifically, to a wind power generator rotary wing and a manufacturing method using a pattern type printing technique in an electromagnetic wave absorption layer (320) which is able to minimize the electromagnetic wave interference of radar. The present invention is provided to improve productivity by reducing weight of the wind power generator rotary wing (100) and simplifying a manufacturing process by introducing the manufacturing method using the pattern type printing technique.

Description

프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 복합재 풍력 발전기 회전 날개 및 그 제작 방법{Composite Wind Turbine Blade and Its Manufacturing Process Having Pattern Type Absorbent Layer of Electromagnetic-Waves Using Inkjet Printing Technology}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composite wind turbine blade having a pattern type electromagnetic wave absorbing layer using a printing technique,

본 발명은 풍력 발전기 회전 날개 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력 발전기 회전 날개의 복합재 일부분에 전자파를 흡수하는 전자파 흡수층을 패턴형으로 프린팅 코팅하여 레이더의 간섭을 줄이는 데 목적이 있다.
The present invention relates to a rotating blade of a wind turbine generator and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention aims to reduce the interference of a radar wave by printing and coating an electromagnetic wave absorbing layer for absorbing electromagnetic wave in a part of a composite material of a rotating blade of a wind turbine.

최근 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 줄이기 위해 신재생에너지를 많이 연구 개발하고 있다. 신재생에너지원은 태양광, 태양열, 수력, 조력, 파력, 풍력 또는 원자력 등을 이용하며 이로부터 에너지를 얻게 되는데, 그중에서도 바람을 이용하는 풍력 발전기가 최근 각광 받고 있다. 풍력 발전기는 대륙과 해양에 설치하는데 그 중에서도 해양에 설치하는 것이 대륙에 설치하는 것보다 에너지를 얻는 효율이 더 높다. 이와 함께 풍력 발전기로 더 많은 에너지를 얻기 위해 대형화가 가속되고 있다. Recently, a lot of new and renewable energy is being researched and developed to reduce carbon dioxide which is the main cause of global warming. New and renewable energy sources use solar, solar, hydro, tidal, wave, wind, or nuclear power and get energy from them. Wind turbines are installed on the continents and in the oceans. Among them, installing in the ocean is more efficient than obtaining energy from the continents. Together with this, the scale-up is accelerating to obtain more energy with wind power generators.

풍력 발전기가 대형화 될수록 풍력 발전기의 회전 날개의 하중이 증가하여 고장의 위험이 높게 나타난다. 또한, 레이더의 간섭으로 인한 피해도 증가하게 된다. 레이더 간섭의 문제는 풍력 발전기가 레이더에서 피사체로 주사하는 레이더 신호를 중간에서 막거나, 또는 그 신호를 반사시키거나 왜곡시키는 데서 발생한다. 구체적으로, 회전 날개에 의한 레이더 간섭 문제는 회전 날개의 회전 및 받음각 제어, 공력으로 인한 형상변화 등의 복합적인 영향으로 인하여 회전 날개에서 반사되는 레이더 신호가 시간에 따라서 달라지는 다이나믹한 신호 간섭이라는데 있다. As the size of the wind turbine increases, the load on the rotor of the wind turbine increases and the risk of failure increases. In addition, the damage caused by the radar interference also increases. The problem of radar interference occurs when the wind turbine intercepts, or reflects or distorts, the radar signal scanned from the radar to the subject. Specifically, the problem of radar interference due to the rotating blades is a dynamic signal interference in which the radar signal reflected from the rotating blades varies with time due to the combined influence of rotation and angle of attack control of the rotating blades and shape change due to aerodynamic forces.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 구조물 표면에서 반사되는 레이더 신호가 다시 레이더로 향하지 않도록 구조물의 형상을 변화시키는 방법과, 구조물 표면에서 레이더 신호가 흡수되도록 하는 방법이 있다. 그러나 회전 날개는 바람의 의해 발전기를 구동하기 위하여 최적의 구조로 설계되었기 때문에 회전 날개 표면을 변화시키는 방법은 사용할 수 없다. 따라서 회전 날개에서 레이더 신호를 흡수하는 것이 유일한 방법이다. 일반적으로, 풍력 발전기 회전 날개는 3MW급 이상의 대형 풍력 발전기의 경우에 그 길이가 약 45m 이상이 되고 그 중량도 10 ton 이상이 된다. 대형 풍력 발전기 회전 날개는 일부 탄소섬유 강화 복합재료가 사용되기는 하지만 대부분 유리섬유 강화 고분자 기지 복합재를 적층하여 사용한 샌드위치 구조로 제조된다. In order to solve this problem, there is a method of changing the shape of the structure so that the radar signal reflected from the structure surface is not directed to the radar again, and a method of allowing the radar signal to be absorbed from the surface of the structure. However, since the rotating blades are designed to have the optimum structure for driving the generator by the wind, a method of changing the rotating blades surface can not be used. Therefore, it is the only way to absorb the radar signal from the rotating wing. Generally, in the case of a large wind turbine generator of 3MW or more, the wind turbine rotor blade is about 45m in length and its weight is more than 10ton. Large wind turbine rotor blades are fabricated with a sandwich structure using mostly carbon fiber reinforced polymer matrix composites, although some carbon fiber reinforced composites are used.

도 1은 일반적인 풍력 발전기의 사시도를 나타낸 것이며, 도 2는 도 1의 풍력 발전기의 A-A'방향 사시도를 나타내고 있다. 또한, 도 3은 회전 날개 외형부의 단면도이며, 도 4는 전자파 흡수층이 패턴형으로 도포된 시트를 표면층에 적층하는 구조를 나타낸 것이다. FIG. 1 is a perspective view of a general wind turbine generator, and FIG. 2 is a perspective view taken along the line A-A 'of the wind turbine generator of FIG. Fig. 3 is a cross-sectional view of the outer shape of the rotating blade, and Fig. 4 shows a structure in which a sheet coated with an electromagnetic wave absorbing layer in a pattern-like manner is laminated on the surface layer.

한국공개특허 제 10-2013-0081947호 ("전자파 흡수 풍력 터빈 블레이드", 2013.07.18., 이하 선행기술 1)는 레이더 간섭 문제를 해결하기 위해 전자파 흡수 기능을 구비한 회전 날개를 풍력 발전기에 이용하였다. 도 1은 일반적인 풍력 발전기를 나타낸 것으로 기둥으로 되어 있는 몸체, 전기를 발생시키는 발전기, 그리고 바람에 의해 회전하는 회전 날개(100)로 구성된다. 도 2는 도 1의 A-A' 부분의 상기 회전 날개(100)의 단면도이다. 회전 날개(100)는 상기 회전 날개(100)의 외부형태를 구성하는 외형부(110)와 회전 날개(100)의 내부에서 상기 외형부(110)를 지지하는 지지대(120)로 구성된다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2013-0081947 ("Electromagnetic Wave Absorption Wind Turbine Blade ", hereinafter referred to as " Prior Art 1 ", hereinafter referred to as Prior Art 1) uses a rotating blade having an electromagnetic wave absorption function for a wind turbine Respectively. 1 shows a general wind turbine, which is composed of a pillar body, a generator for generating electricity, and a rotary vane 100 rotated by the wind. FIG. 2 is a sectional view of the rotary blade 100 taken along the line A-A 'in FIG. The rotary vane 100 is composed of an outer shape part 110 constituting the outer shape of the rotary vane 100 and a support base 120 supporting the outer shape part 110 inside the rotary vane 100.

도 3은 상기 외형부(110)의 단면을 나타낸 것으로, 상기 외형부(110)는 크게 외형부(110)의 표면을 이루는 표면층(200), 샌드위치 구조로 형성된 복합재(300) 및 상기 복합재(300)를 덮는 진공 덮개(400)로 구성된다. 또한, 상기 복합재(300)는 하부층(310), 전자파 흡수층(320), 중간층(330), 및 상부층(340)이 순차적으로 적층된 샌드위치 구조로 이루어져 있다. 3 is a cross-sectional view of the outer shape part 110. The outer shape part 110 includes a surface layer 200 forming a surface of the outer shape part 110, a composite material 300 formed in a sandwich structure, (Not shown). The composite material 300 has a sandwich structure in which a lower layer 310, an electromagnetic wave absorbing layer 320, an intermediate layer 330, and an upper layer 340 are sequentially stacked.

도 4는 종래의 전자파 흡수층(24)의 제작 방법을 나타낸 것으로, 상기 전자파 흡수층(24)은 경화된 유리섬유 및 에폭시 시트(23)에 스크린 프린팅하여 상기 하부층(22) 상에 적층하는 제작방법을 이용하였다. 그러나 풍력 발전기 회전 날개는 매우 크기 때문에 얇은 층 하나만 삽입되어도 수 톤에 달하는 무게가 증가하게 되어 풍력 발전기에 손상을 입히고 고장의 원인이 된다. 또한, 제작된 박막형 유리 섬유층은 탈형(demolding) 및 운반시 파손위험이 크며, 별도의 몰드에서 따로 제작하여 2차 성형 과정을 거쳐야 하는 등 제작 공정이 복잡하므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 방안이 개발되어져야 한다.
4 shows a manufacturing method of a conventional electromagnetic wave absorbing layer 24 in which the electromagnetic wave absorbing layer 24 is screen printed on cured glass fiber and epoxy sheet 23 and laminated on the lower layer 22 Respectively. However, the wind turbine rotor blades are so large that even if only one thin layer is inserted, the weight of several tons is increased, which damages the wind turbine generator and causes malfunction. In addition, the manufactured thin film type glass fiber layer has a high risk of damage during demolding and transportation, and a manufacturing process is complex such as a separate molding process and a secondary molding process. Therefore, a solution for solving such problems has been developed Should be.

한국공개특허 10-2013-0081947호 (공개일 : 2013.07.18)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0081947 (Publication date: July 17, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 전자파 흡수층(320)을 상기 하부층(340) 상에 프린팅 기법을 이용하여 패턴형으로 코팅하여, 상기 회전 날개(100)의 두께와 무게를 줄이는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide an electromagnetic wave absorbing device and a method of manufacturing the same, It is to reduce thickness and weight.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합재(300)의 제조 공정을 단순화 및 자동화하여 생산비용을 낮추기 위한 것이다.
Another object of the present invention is to simplify and automate the manufacturing process of the composite material 300 to lower the production cost.

본 발명은, 풍력발전기 회전날개에 있어서, 상기 회전 날개(100)는 외형을 구성하는 외형부(110)와 상기 회전 날개(100)의 내부에 위치하며 상기 외형부(110)를 지지하는 지지대(120)로 구성되며, 상기 외형부(110)는 표면층(200), 복합재(300), 및 진공덮개(400)가 순차적으로 적층 형성되고, 상기 복합재(300)는 하부층(310), 중간층(330), 및 상부층(340)이 순차적으로 적층 형성되되, 상기 중간층(330)과 상기 하부층(310) 사이에 프린팅 기법을 이용하여 패턴형으로 코팅되는 전자파 흡수층(320)을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a rotary blade of a wind turbine generator, wherein the rotary blade (100) comprises an outer shape part (110) constituting an outer shape, a support base (110) located inside the rotary blade (100) and supporting the outer shape part The outer member 110 includes a surface layer 200, a composite member 300 and a vacuum lid 400 which are sequentially laminated and the composite member 300 includes a lower layer 310, an intermediate layer 330 And an upper layer 340 are stacked in this order and an electromagnetic wave absorbing layer 320 is coated between the intermediate layer 330 and the lower layer 310 in a pattern using a printing technique.

또한, 상기 전자파 흡수층(320)은 열경화성 수지를 바인더(binder)로 사용하여 전도성 폴리머(Polymer)를 혼합 및 분산하는 것을 특징으로 한다.The electromagnetic wave absorbing layer 320 is formed by mixing and dispersing a conductive polymer by using a thermosetting resin as a binder.

또한, 상기 전자파 흡수층(320)은 격자 형식의 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Further, the electromagnetic wave absorber layer 320 is characterized by being formed in a lattice pattern.

또한, 상기 하부층(310)은 유리 섬유로 이루어지고 구조지지체 역할을 하며, 상기 중간층(330)은 유리섬유 또는 유리 섬유 샌드위치로 이루어지며, 상기 상부층(340)은 전도성 카본 섬유(Carbon Fiber)층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The lower layer 310 is made of glass fiber and serves as a structural support. The intermediate layer 330 is made of glass fiber or glass fiber sandwich. The upper layer 340 is a conductive carbon fiber layer .

또한, 상기 전자파 흡수층(320)은 상기 하부층(310) 상에 소정 간격을 두고 이격된 높이에, 프린팅 장치를 이용하여 패턴으로 프린팅 되는 것을 특징으로 한다. The electromagnetic wave absorbing layer 320 is printed on the lower layer 310 in a pattern using a printing device at a predetermined spaced distance.

또한, 풍력발전기 회전날개의 제작방법에 있어서, 표면층(200) 상부에 하부층(310)을 적층시키는 단계(S1); 전도성 폴리머(Polymer)를 열경화성 수지 내에 균일하게 혼합 및 분산시켜 전자파 흡수층(320)을 제조하는 단계(S2); 상기 전자파 흡수층(320)을 상기 하부층(310) 상에 프린팅 기법을 이용하여 격자 형식의 패턴형으로 코팅하는 단계(S3); 상기 전자파 흡수층(320)이 코팅된 상기 하부층(310) 상부에 중간층(330) 및 상부층(340)을 순차적으로 적층하여 샌드위치 구조의 복합재(300)를 형성하는 단계(S4); 및 상기 복합재(300)에 진공덮개(400)를 덮고, RIM(Resin Infusion Molding) 공정으로 상기 복합재(300)에 레진(Resin)을 함침시켜 성형하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제작 방법으로 이루어진다.
In addition, in the method of manufacturing a rotor blade of a wind power generator, a step S1 of stacking a lower layer 310 on a surface layer 200; (S2) a step of preparing an electromagnetic wave absorbing layer 320 by uniformly mixing and dispersing a conductive polymer in a thermosetting resin; (S3) coating the electromagnetic wave absorbing layer 320 on the lower layer 310 in a lattice pattern using a printing technique; A step S4 of forming a composite material 300 having a sandwich structure by sequentially laminating an intermediate layer 330 and an upper layer 340 on the lower layer 310 coated with the electromagnetic wave absorbing layer 320; And a step (S5) of covering the composite material (300) with a vacuum lid (400) and impregnating the composite material (300) with a resin by a RIM (Resin Infusion Molding) .

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 풍력 발전기 회전 날개(100)의 전자파 흡수층(320) 제작방법으로서, 프린팅 기법을 이용하여 패턴으로 코팅한 풍력 발전기 회전 날개 및 제작 방법은 상기 회전 날개(100)의 두께와 전체적인 무게를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 회전 날개(100)의 제조비용, 공정시간 및 유지보수의 부담을 경감시키고, 제작 공정을 단순화 및 자동화하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.
As a method of manufacturing the electromagnetic wave absorbing layer 320 of the wind turbine rotary vane 100 of the present invention having the above-described structure, the wind turbine rotary vane and the manufacturing method thereof, which are coated with a pattern using a printing technique, Thickness and overall weight can be reduced. In addition, the present invention has the effect of reducing the manufacturing cost, the process time, and the maintenance burden of the rotary vane 100, and the productivity is improved by simplifying and automating the manufacturing process.

도 1은 일반적인 풍력 발전기의 사시도
도 2는 도 1의 A-A'방향 단면도
도 3은 풍력 발전기 회전 날개 외형부의 단면도
도 4는 종래의 패턴형 시트를 적용한 풍력 발전기 회전날개의 단면도
도 5는 본 발명의 패턴형 프린팅 기법을 적용한 풍력 발전기 회전 날개의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 풍력 발전기 회전날개의 제작 방법 순서도1 is a perspective view of a general wind turbine generator
2 is a cross-sectional view taken along the line A-A '
3 is a cross-sectional view of the outer shape of the rotating blade of the wind turbine generator
4 is a cross-sectional view of a rotating blade of a wind turbine applying a conventional patterned sheet
5 is a perspective view of a rotary blade of a wind turbine applying the pattern printing technique of the present invention
6 is a flow chart of a method for manufacturing a wind turbine rotor blade according to the present invention

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지고 본 발명에 의한 풍력 발전기 회전날개를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the wind turbine rotor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 풍력 발전기의 사시도이고, 도 2는 상기 풍력 발전기 회전날개의 단면도이며, 도 3은 상기 회전 날개의 외형부 단면도이다. 먼저 도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 풍력 발전기 회전 날개의 구성에 대하여 설명한다.FIG. 1 is a perspective view of a general wind turbine generator, FIG. 2 is a sectional view of the rotary blade of the wind turbine generator, and FIG. 3 is a sectional view of the rotary blade. 1 to 3, a description will be given of the construction of a wind turbine rotary vane of the present invention.

도 1을 참조하면, 일반적인 풍력 발전기는 기둥으로 되어 있는 몸체와 전기를 생산하는 발전기 및 바람에 의해 회전하는 회전 날개(100)로 구성된다. 본 발명의 회전 날개(100)의 단면은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 회전 날개(100)의 외형을 형성하는 외형부(110)와 상기 외형부(110)를 지지하는 지지대(120)로 구성된다. Referring to FIG. 1, a typical wind turbine generator includes a pillar-shaped body, a generator for generating electricity, and a rotary blade 100 rotated by the wind. 2, the cross section of the rotary vane 100 of the present invention includes an outer portion 110 forming an outer shape of the rotary vane 100 and a support 120 supporting the outer portion 110, .

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 외형부(110)는 표면층(200), 복합재(300), 진공 덮개(400)가 순차적으로 적층되는 구조로 형성된다. 상기 표면층(200)은 표면에 위치한 층이고, 상기 복합재(300)는 상기 표면층(200)의 상부에 적층되고 유리 섬유가 샌드위치 구조로 적층되는 구조로 구성된다. 또한, 상기 진공 덮개(400)는 상기 복합재(300) 및 상기 표면층(200)과 접합되기 위해 에폭시와 같은 접착력이 있는 레진(Reain)을 사용한다. 상기 진공 덮개(400)는 상기 복합재(300)를 덮고, 상기 레진(Resin)은 상기 진공 덮개(400)와 상기 표면층(200) 사이에 주입된다. 이 때 상기 레진(Resin)은 접착력을 가지기 때문에 상기 진공 덮개(400)와 상기 표면층(200)을 접합시킨다.As shown in FIG. 3, the outer portion 110 is formed by sequentially stacking a surface layer 200, a composite material 300, and a vacuum lid 400. The surface layer 200 is a layer located on the surface, and the composite material 300 is stacked on the surface layer 200 and the glass fibers are laminated in a sandwich structure. In addition, the vacuum lid 400 uses an adhesive resin such as epoxy to be bonded to the composite material 300 and the surface layer 200. The vacuum lid 400 covers the composite material 300 and the resin is injected between the vacuum lid 400 and the surface layer 200. At this time, since the resin has an adhesive force, the vacuum lid 400 and the surface layer 200 are bonded.

또한, 상기 복합재(300)는 하부층(310), 전자파 흡수층(320), 중간층(330), 및 상부층(340)으로 구성된다. 상기 하부층(310)은 유리섬유로 구성되고 상기 전자파 흡수층(320)이 코팅되는 층이며, 상기 전자파 흡수층(320)은 상기 하부층(310) 상에 프린팅 기법으로 코팅되어 상기 회전 날개(100) 안으로 들어온 전자파나 상기 회전 날개(100)에서 반사된 전자파를 흡수하는 역할을 한다. 또한, 상기 중간층(330)은 유리섬유 또는 복합재료를 샌드위치로 적층한 유리섬유를 사용하고 스페이서(Spacer)의 역할을 하며, 상기 상부층(340)은 전도체 백킹(Backing)층으로 구조지지체 역할이 가능한 탄소 섬유(Carbon Fiber)로 구성된다.The composite material 300 includes a lower layer 310, an electromagnetic wave absorbing layer 320, an intermediate layer 330, and an upper layer 340. The lower layer 310 is a layer formed of glass fiber and coated with the electromagnetic wave absorbing layer 320. The electromagnetic wave absorbing layer 320 is coated on the lower layer 310 by a printing technique, And serves to absorb electromagnetic waves or electromagnetic waves reflected from the rotary vanes 100. The intermediate layer 330 may be formed of a glass fiber or a composite material sandwiched between glass fibers and serves as a spacer and the upper layer 340 may be a conductive backing layer It consists of carbon fiber (Carbon Fiber).

상기 전자파 흡수층(320)은 회전 날개(100) 안으로 들어온 전자파나 상기 회전 날개(100) 안에서 반사된 전자파를 흡수하는 역할을 하며, 전자파를 흡수하기 위한 소재로 전도성 폴리머(polymer), 즉 PEDOT(polyethlenedioxythiophene)와 같은 소재를 사용한다. 또한, 상기 전자파 흡수층(320)은 프린팅 기법을 이용하기 위해 상기 하부층(310) 상에 소정의 간격을 두고 이격된 높이에 프린팅 장치(500)를 설치하고, 상기 전도성 폴리머를 상기 프린팅 장치(500)에 주입한다. 그리고 상기 프린팅 장치(500)는 상기 하부층(310) 상에 격자형 패턴으로 상기 전자파 흡수층(320)을 프린팅한다.The electromagnetic wave absorbing layer 320 absorbs the electromagnetic wave that has entered the rotary vane 100 or the electromagnetic wave reflected in the rotary vane 100. The electromagnetic wave absorbing layer 320 absorbs the electromagnetic wave and is made of a conductive polymer such as polyethlenedioxythiophene ) Are used. The electromagnetic wave absorbing layer 320 may include a printing device 500 disposed on the lower layer 310 at a predetermined spacing to use the printing technique and electrically connect the conductive polymer to the printing device 500, . The printing apparatus 500 prints the electromagnetic wave absorbing layer 320 in a lattice pattern on the lower layer 310.

상기 진공 덮개(400)는 상기 복합재(300)를 덮고 RIM(Resin Infusion Molding) 공정을 이용하여 접합한다. 상기 RIM(Resin Infusion Molding) 공정은 상기 표면층(200) 상부에 상기 복합재(300)를 적층하고, 그 위에 진공 덮개(400)를 덮는다. 또한, 에폭시와 같은 레진(Resin)은 접착력을 가지고 있기 때문에, 상기 표면층(200)과 상기 진공 덮개(400)를 접합하기 위해 레진(Resin)을 사용한다. 상기 레진(Resin)은 상기 표면층(200)과 상기 진공 덮개(400) 사이의 일측에 주입되고, 타측은 진공 펌프를 이용하여 상기 표면층(200)과 상기 진공 덮개(400) 사이 공간의 압력을 낮추어 진공화시킨다. 이 때 상기 진공 펌프에 의해 상기 레진(Resin)은 상기 표면층(200)과 상기 진공 덮개(400) 사이 및 상기 복합재(300)의 각층 사이로 함침된다. 또한, 상기 진공 덮개(400)는 상기 레진(Resin)의 접착력에 의해 상기 복합재(300) 및 상기 표면층(200)과 접합된다.
The vacuum lid 400 covers the composite material 300 and is bonded using a resin infusion molding (RIM) process. The resin infusion molding (RIM) process stacks the composite material 300 on the surface layer 200 and covers the vacuum lid 400 thereon. Resin, such as epoxy, has adhesive strength, so resin is used to bond the surface layer 200 and the vacuum lid 400 together. The resin is injected into one side between the surface layer 200 and the vacuum lid 400 and the other side is lowered in pressure between the surface layer 200 and the vacuum lid 400 by using a vacuum pump Vacuum. At this time, the resin is impregnated between the surface layer 200 and the vacuum lid 400 and between layers of the composite material 300 by the vacuum pump. In addition, the vacuum lid 400 is bonded to the composite material 300 and the surface layer 200 by an adhesive force of the resin.

도 5는 본 발명의 프린팅 장치를 이용하여 전자파 흡수층(320)을 제조하는 모식도이고, 도 6은 외형부(110)의 제작 방법에 관한 것이다. 상기 전자파 흡수층(320)를 제작하는 방법은 도 5와 도 6을 통하여 설명한다.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a method of manufacturing the electromagnetic wave absorbing layer 320 using the printing apparatus of the present invention, and FIG. A method of manufacturing the electromagnetic wave absorbing layer 320 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 전자파 흡수층(320)은 하부층(310) 상에 프린팅 기법을 이용하여 패턴형식으로 코팅하여 제조한다. 상기 전자파 흡수층(320)은 전도성 폴리머(Polymer) 재료를 이용하며, 상기 전도성 폴리머 재료는 PEDOT(polyethylenedioxythiophene)와 같은 소재를 사용한다. 상기 전도성 폴리머 재료는 분말 형태이기 때문에 상기 하부층(310) 상에 균일하게 분산하기 어려운 문제점이 있다. 본 발명은 이를 보완하기 위해 낮은 점도의 열경화성 수지를 바인더(binder)로 사용하여 상기 전도성 폴리머 재료와 혼합한다. 그리고 상기 전도성 폴리머를 균일하게 분산될 수 있게 상기 프린팅 장치(500)에 주입한다. 상기 프린팅 장치(500)는 레일(510)에 의해 이동이 가능하고, 상기 프린팅 장치(500)는 상기 하부층(310) 상부에 소정 간격을 두고 이격된 높이에 설치한다. 상기 프린팅 장치(500)는 상기 레일(510)에 의해 이동하며, 상기 하부층(310) 상에 격자형식의 패턴을 이루어 분사하여 상기 전자파 흡수층(320)을 형성한다.As shown in FIG. 5, the electromagnetic wave absorbing layer 320 of the present invention is formed by coating on the lower layer 310 in a pattern form using a printing technique. The electromagnetic wave absorbing layer 320 uses a conductive polymer material, and the conductive polymer material uses a material such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT). Since the conductive polymer material is in powder form, it is difficult to uniformly disperse the conductive polymer material on the lower layer 310. In order to compensate for this, the present invention uses a low viscosity thermosetting resin as a binder to mix with the conductive polymer material. And the conductive polymer is injected into the printing apparatus 500 so as to be uniformly dispersed. The printing apparatus 500 can be moved by a rail 510 and the printing apparatus 500 is installed at a height spaced apart from the lower layer 310 by a predetermined distance. The printing apparatus 500 moves by the rail 510 and forms a grid pattern on the lower layer 310 to form the electromagnetic wave absorbing layer 320.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 프린팅 기법을 이용한 풍력 발전기 회전 날개(100)의 제작 방법은 표면층(200) 상에 하부층(310)을 적층하는 단계와, 상기 하부층(310) 상에 상기 전도성 폴리머를 프린팅 기법으로 패턴형으로 코팅하는 단계와, 패턴형으로 코팅된 상기 하부층(310) 상에 중간층(330) 및 상부층(340)을 적층하는 단계와, 진공덮개(400)로 상기 복합재(300)를 덮고 RIM(Resin Infusion Molding) 공정으로 성형하는 단계를 포함한다.6, a method of fabricating a wind turbine rotor blade 100 using a printing technique includes the steps of laminating a lower layer 310 on a surface layer 200 and forming a lower layer 310 on the lower layer 310, (300) and an upper layer (340) on the lower layer (310) coated in a pattern, and a step of stacking the composite material (300) with a vacuum lid (400) And molding it into a Resin Infusion Molding (RIM) process.

상기 하부층(310) 상에 상기 전도성 폴리머 재료를 패턴형 프린팅 기법으로 코팅하는 단계는 상기 회전 날개(100)의 일측에서 타측까지 이동할 수 있게 상기 하부층(310) 상에 레일(510)을 설치한다. 상기 레일(510)에는 프린팅 할 수 있는 프린팅 장치(500)가 설치되고, 상기 프린팅 장치(500)는 열경화성 수지에 분산된 상기 전도성 폴리머 재료 즉, PEDOT(polyethylenedioxythiophene) 와 같은 재료를 사용한다.The step of coating the conductive polymer material on the lower layer 310 with a pattern printing technique includes installing the rails 510 on the lower layer 310 so as to move from one side to the other side of the rotary vane 100. The rail 510 is provided with a printing device 500 capable of printing and the printing device 500 uses the conductive polymer material such as PEDOT (polyethylenedioxythiophene) dispersed in a thermosetting resin.

상기 프린팅 장치(500)는 상기 레일(510)을 따라 이동하면서 상기 하부층(310) 상에 상기 전도성 폴리머 재료를 균일하게 패턴형으로 상기 전자파 흡수층(320)을 프린팅하여 코팅한다.The printing apparatus 500 prints the electromagnetic wave absorbing layer 320 by coating the conductive polymer material uniformly on the lower layer 310 while moving along the rail 510.

코팅된 상기 전자파 흡수층(320) 상에 상기 중간층(330) 및 상부층(340)을 적층하는 단계는 상기 중간층(330)과 상기 상부층(340)을 순서대로 적층하고 상기 진공덮개(400)를 덮고 RIM 공정을 이용하여 성형한다. 상기 RIM 공정은 상기 진공덮개(400)를 상기 복합재(300) 상에 덮은 후 에폭시와 같은 레진(Resin) 등을 상기 진공덮개(400)의 일측에 주입하고, 타측에는 진공 펌프를 이용하여 상기 진공 덮개(400)와 상기 표면층(200) 사이 압력을 낮추어 진공화시킨다. 상기 레진(Resin)은 압력이 낮아진 상기 진공 덮개(400)와 상기 표면층(200) 사이에 함침되고, 또한 상기 복합재(300)의 각층 사이도 상기 레진(Resin)이 함침되어 균일하게 분포된다.The step of laminating the intermediate layer 330 and the upper layer 340 on the coated electromagnetic wave absorbing layer 320 includes laminating the intermediate layer 330 and the upper layer 340 in order, covering the vacuum lid 400, Molding process. In the RIM process, after the vacuum lid 400 is covered on the composite material 300, a resin such as epoxy is injected into one side of the vacuum lid 400, and the other side of the vacuum lid 400 is vacuum- The pressure between the cover 400 and the surface layer 200 is lowered to vacuum. The resin is impregnated between the vacuum lid 400 and the surface layer 200 where the pressure is lowered and the resin is also uniformly distributed between the layers of the composite material 300 by the resin.

레이더의 전자파가 풍력 발전기 상기 회전 날개(100) 안으로 들어오면, 상기 표면층(200)을 지나 상기 전자파 흡수층(320), 상기 중간층(330), 및 상기 상부층(340)까지 도달된 상부층(340)까지 도달한 전자파는 상기 상부층(340)에서 일부 흡수되고, 일부 전자파는 상기 표면층(200) 방향으로 반사된다. 반사된 전자파는 전도성 폴리머 재료로 코팅된 상기 전자파 흡수층(320)까지 도달하여 흡수 및 일부 반사된다. 이때, 일부 반사된 전자파는 다시 상기 상부층(340) 방향으로 향하고, 상기 상부층(340)에 도달한 전자파는 일부 흡수되고, 일부 전자파는 다시 상기 전자파 흡수층(320)으로 반사된다. 이 과정을 반복하면서 레이더의 전자파가 상기 전자파 흡수층(320)에서 흡수된다.
The electromagnetic wave absorbing layer 320, the intermediate layer 330, and the upper layer 340 reaching the upper layer 340 are formed by passing through the surface layer 200, The electromagnetic waves thus reached are partially absorbed by the upper layer 340, and some electromagnetic waves are reflected toward the surface layer 200. The reflected electromagnetic waves reach the electromagnetic wave absorbing layer 320 coated with the conductive polymer material and are absorbed and partially reflected. At this time, some reflected electromagnetic waves are again directed toward the upper layer 340, and electromagnetic waves reaching the upper layer 340 are partially absorbed, and some electromagnetic waves are again reflected to the electromagnetic wave absorbing layer 320. Electromagnetic waves of the radar are absorbed by the electromagnetic wave absorption layer 320 while repeating this process.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100 : 회전 날개
110 : 외형부 120 : 지지대
200 : 표면층
300 : 복합재
310 : 하부층 320 : 전자파 흡수층
330 : 중간층 340 : 상부층
400 : 진공덮개
500 : 프린팅 장치 510 : 레일100: rotating blade
110: outer member 120: support
200: Surface layer
300: composite
310: lower layer 320: electromagnetic wave absorbing layer
330: intermediate layer 340: upper layer
400: Vacuum cover
500: Printing device 510: Rail

Claims (6)

풍력발전기 회전날개에 있어서,
상기 회전 날개(100)는
외형을 구성하는 외형부(110)와
상기 회전 날개(100)의 내부에 위치하며
상기 외형부(110)를 지지하는 지지대(120)로 구성되며,
상기 외형부(110)는
표면층(200), 복합재(300), 및 진공덮개(400)가 순차적으로 적층 형성되고,
상기 복합재(300)는
하부층(310), 중간층(330), 및 상부층(340)이 순차적으로 적층 형성되되,
상기 중간층(330)과 상기 하부층(310) 사이에 프린팅 기법을 이용하여 패턴형으로 코팅되는 전자파 흡수층(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개.
In the wind turbine rotor,
The rotary vane (100)
The outer shape portion 110 and the outer shape portion
Is located inside the rotary vane (100)
And a supporter 120 for supporting the outer contour 110,
The outer shape part 110
The surface layer 200, the composite material 300, and the vacuum lid 400 are sequentially laminated,
The composite material (300)
The lower layer 310, the intermediate layer 330, and the upper layer 340 are sequentially stacked,
And an electromagnetic wave absorption layer (320) coated between the intermediate layer (330) and the lower layer (310) using a printing technique.
제 1항에 있어서,
상기 전자파 흡수층(320)은
열경화성 수지를 바인더(binder)로 사용하여 전도성 폴리머(Polymer)를 혼합 및 분산하는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개.
The method according to claim 1,
The electromagnetic wave absorbing layer 320
Wherein a conductive polymer is mixed and dispersed by using a thermosetting resin as a binder, and the patterned electromagnetic wave absorbing layer is applied to the rotating blade.
제 1항에 있어서,
상기 전자파 흡수층(320)은
격자 형식의 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개.
The method according to claim 1,
The electromagnetic wave absorbing layer 320
Wherein the patterned electromagnetic wave absorbing layer is made of a lattice pattern.
제 1항에 있어서,
상기 하부층(310)은
유리 섬유로 이루어져 구조지지체 역할을 하고,
상기 중간층(330)은
유리섬유 또는 유리 섬유 샌드위치로 이루어지며,
상기 상부층(340)은
전도성 카본 섬유(Carbon Fiber)층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개.
The method according to claim 1,
The lower layer (310)
It is made of glass fiber and serves as a structural support,
The intermediate layer (330)
Glass fiber or glass fiber sandwich,
The upper layer 340
Wherein the conductive layer is made of a conductive carbon fiber layer.
제 1항에 있어서,
상기 전자파 흡수층(320)은
상기 하부층(310) 상에 소정 간격을 두고 이격된 높이에,
프린팅 장치(500)를 이용하여 패턴으로 프린팅 되는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개.
The method according to claim 1,
The electromagnetic wave absorbing layer 320
At a height spaced apart by a predetermined distance on the lower layer 310,
And the pattern is printed in a pattern using the printing apparatus (500).
풍력발전기 회전날개의 제작방법에 있어서,
표면층(200) 상부에 하부층(310)을 적층시키는 단계(S1);
전도성 폴리머(Polymer)를 열경화성 수지 내에 균일하게 혼합 및 분산시켜 전자파 흡수층(320)을 제조하는 단계(S2);
상기 전자파 흡수층(320)을 상기 하부층(310) 상에 프린팅 기법을 이용하여 격자 형식의 패턴형으로 코팅하는 단계(S3);
상기 전자파 흡수층(320)이 코팅된 상기 하부층(310) 상부에 중간층(330) 및 상부층(340)을 순차적으로 적층하여 샌드위치 구조의 복합재(300)를 형성하는 단계(S4); 및
상기 복합재(300)에 진공덮개(400)를 덮고, RIM(Resin Infusion Molding) 공정으로 상기 복합재(300)에 레진(Resin)을 함침시켜 성형하는 단계(S5);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 기법을 이용한 패턴형 전자파 흡수층을 갖는 풍력 발전기 회전 날개의 제작 방법.A method of manufacturing a wind turbine rotor blade,
Stacking a lower layer 310 on the surface layer 200 (S1);
(S2) a step of preparing an electromagnetic wave absorbing layer 320 by uniformly mixing and dispersing a conductive polymer in a thermosetting resin;
(S3) coating the electromagnetic wave absorbing layer 320 on the lower layer 310 in a lattice pattern using a printing technique;
A step S4 of forming a composite material 300 having a sandwich structure by sequentially laminating an intermediate layer 330 and an upper layer 340 on the lower layer 310 coated with the electromagnetic wave absorbing layer 320; And
(S5) covering the composite material 300 with a vacuum lid 400 and impregnating the composite material 300 with a resin by a resin infusion molding (RIM) process;
Wherein the patterned electromagnetic wave absorbing layer is formed on the surface of the patterned electromagnetic wave absorbing layer.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012524211A (en) 2009-04-20 2012-10-11 アロイス・ヴォベン Rotor blade, rotor blade element and manufacturing method
KR101302214B1 (en) 2013-05-15 2013-08-30 (주)드림텍 Manufacturing method of black shield for electromagnetic wave shielding portable terminal and manufacturing apparatus for the black shield
KR101318381B1 (en) 2012-01-10 2013-10-15 한국기계연구원 Radar Absorbing Wind Turbine blade

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012524211A (en) 2009-04-20 2012-10-11 アロイス・ヴォベン Rotor blade, rotor blade element and manufacturing method
KR20120051318A (en) * 2010-11-12 2012-05-22 한국기계연구원 Wind turbine blade of microwave absorbing function and method for the production thereof
KR101318381B1 (en) 2012-01-10 2013-10-15 한국기계연구원 Radar Absorbing Wind Turbine blade
KR101302214B1 (en) 2013-05-15 2013-08-30 (주)드림텍 Manufacturing method of black shield for electromagnetic wave shielding portable terminal and manufacturing apparatus for the black shield

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