EDF 수력 발전과 슈퍼볼트 툴: 큰 잠재력을 지닌 볼트 유지보수
중요한 터빈을 체결하는 데 250개 이상의 잭볼트를 사용하는 프랑스 전력 공사(EDF)의 가장 생산성 높은 수력 발전소 중 한 곳의 유지보수 팀은 매년 실시되는 유지보수의 부담을 줄일 수 있는 공구를 찾고 있습니다.
유럽 재생 에너지 생산의 주요 동력
Our World In Data에 따르면, 수력 발전은 2020년 전 세계에서 가장 큰 재생 에너지원이었습니다. 2021년, 프랑스 수력 발전소는 62.5TWh를 생산했으며, Réseau de Transportd’Électricité의 2021년 전기 대차대조표에 따르면 이는 프랑스 대도시 생산량의 12%에 해당합니다. 프랑스 전력 공사(EDF)는 유럽 연합에서 주요 수력 발전 에너지 생산업체입니다.
EDF의 가장 큰 시설 중 하나는 프랑스 사부아의 타렌타이즈 계곡 입구의 알프스 북부에 위치한 La Coche 수력 발전소입니다. La Coche 수력 발전소는 프랑스 6대 주요 양수식 수력 발전소 중 하나로 국가 수력 발전의 3분의 1을 생산합니다.
이 발전 시설의 가장 높은 지점에는 La Coche 저수지가 있습니다. 이 댐은 28km의 수로를 통해 물을 끌어 올리고 La Coche가 전기를 생산하는 데 사용하는 위치 에너지를 저장합니다. 이는 저수지와 하부 발전소 사이의 고도차가 900m에 이르는 이른바 ‘낙차식(high fall)’ 발전입니다. 이 수두 (hydraulic head) 높이에서 물이 수압관을 통해 5대의 터빈 장치로 흐를 때 초당 40세제곱미터의 유량을 생성합니다.
이들 터빈 중 4대는 유기적으로 작동하기 때문에, 전기 사용량이 줄어드는 기간 동안 대량의 에너지를 저장할 수 있는 배터리를 만들어 쓰는 것과 같이, 위치 에너지를 다시 가져오기 위해 하부 저수지 아이그블랑쉬 댐(Aigueblanche dam)의 잔류 용수를 상부로 다시 끌어 올릴 수 있습니다.
최대 전력 수요 시에 수력발전으로 프랑스 거주자들을 위한 전기를 생산할 수 있습니다. La Coche는 연간 27만 명분의 전력 소비량을 생산하고 있습니다.” 라고 EDF의 La Coche Randens 공장 그룹책임자인 Benoît Pezous는 말합니다.
15톤 펠턴 휠(Pelton wheel) 터빈의 유지보수
다른 4대의 프랜시스 터빈과 달리 5호 터빈은 비가역식 G5 펠턴 휠입니다. La Coche 발전소에 최근 추가된 이 터빈은 겨울철 눈이 녹을 때 알프스 상수망을 통해 물이 유입되는 것과 같이 시설에 과도한 물 유입이 발생할 때 특히 효율적인 단방향 터빈입니다.
직경 3.6미터, 무게 15톤의 펠턴 휠은 생산의 핵심이자 프랑스 EDF의 가장 강력한 수력 발전 장치입니다. 하지만 마모에 특화된 코팅 처리에도 불구하고 약 500km/h의 속도로 5개의 인젝터를 통해 침전물이 쌓인 물의 낙차를 이용해 휠을 회전시키므로 장치를 거의 매년 교체해야 합니다.
David Enault는 EDF의 기계 개입 팀의 일선 관리자이며, 그의 팀은 EDF 그룹 전체에서 대응적 유지보수와 장치의 가용성을 최적화하는 업무를 담당하고 있습니다.
"La Coche에서 G5 펠턴 휠의 교체 작업을 진행하는 동안 1.8m의 천장 높이에서 18개의 M125 멀티 잭볼트 텐셔너를 풀어야 합니다.”라고 Enault는 말합니다.
수력 발전 터빈 유지보수 최적화
Enault의 팀은 볼트 체결부의 용량과 제한된 작동 공간으로 인해 여러 개의 오버헤드 잭볼트를 조이거나 푸는 데 걸리는 유지보수 시간을 고려하여 인체 공학적으로 작업에 최적화된 공구를 원했습니다.
비지니스 준비 관리자이자 Enault의 동료인 Jean-Christophe Bette는 바로 이전 볼티드 호에서 슈퍼볼트 툴을 처음 접하게 되었습니다. “노드락 그룹의 담당자가 이 장치를 실제 용도에 맞게 적용할 수 있다고 설명해 주었습니다.”라고 그는 말합니다.
이후 La Coche의 볼 밸브에 대한 슈퍼볼트 툴의 테스트에서 팀이 원하는 인체 공학적 품질과 구현 속도를 갖추고 있다는 확신을 얻게 되었고, 이에 따라 G5 펠턴 휠의 적용 분야별 공구 개발을 진행하기로 했습니다.
슈퍼볼트 툴로 최대 3배 향상된 체결 속도
슈퍼볼트 툴은 EDF 펠턴 휠의 너트 크기에 적합한 특정 드라이브 장치와 카세트가 포함된 프로젝트 기반의 모듈식 제조로 이루어집니다. 작동 시 입력 토크를 최소로 유지하면서 크고 균일한 토크 출력으로 증폭하여 모든 잭볼트를 동시에 정확하고 일정한 체결력으로 조일 수 있습니다.
“슈퍼볼트 잭볼트를 한 번만 조여도 모든 너트에 약 1,000번의 스트로크가 적용됩니다. 이 경우 균일한 체결력을 보장하면서 체결할 수 있기 때문에 상당한 시간을 절약할 수 있습니다.”라고 Bette는 말합니다.
La Coche의 펠튼 휠은 18개의 대형 텐셔너로 고정되어 있기 때문에 이전에는 250개 이상의 개별 잭볼트를 직접 조여야 했습니다.
EDF의 선임 유지보수 기술자인 Albin Paluello는 슈퍼볼트 툴이 추가된 이후에 매년 실시되는 유지보수 절차가 더 이상 부담스럽지 않습니다.
“정말 좋은 경험입니다. 슈퍼볼트 툴을 사용하기 전과 후를 비교해보면 시간도 크게 단축되고 작업하기가 훨씬 쉬워졌습니다.”
“모든 잭볼트를 동시에 체결함으로써 유지보수 시간을 수월하게 3분의 2로 줄일 수 있습니다.” 라고 Bette는 덧붙입니다. Enault는 “펠튼 휠 아래에서 직원들이 보다 인체 공학적으로 작업하고 작업 시간을 단축할 수 있는 공구를 개발하여 우리가 계획한 바를 달성할 수 있었습니다”라고 결론지었습니다.