블랙골드와 익스트림 모터.

지구의 보물인 석유를 얻기 위해서는 석유와 천연가스 채취를 위한 혁신적인 최신 기술이 필요합니다. 심공 드릴링 머신은 최고 온도 200 °C, 진동 및 고압의 극조건에서 사용됩니다. 맥슨의 모터는 밸브 제어기, 트리거 매커니즘 및 측정장치 등 다양한 기능을 위해 사용됩니다.

대부분의 자동차는 주행을 위해 연료를 필요로 하며, 많은 난방장치 또한 석유 없이는 가동이 안됩니다. 전 세계 에너지 소비의 85%가 화석 연료원인 오일, 가스 및 석탄을 기반으로 하기 때문에 지구의 귀중한 자원을 얻기 위해서는 더욱 더 깊게 파야만 합니다. 이는 결코 쉬운 일이 아닙니다. 심공 기술은 2,500 미터 이상의 깊이에서 오일과 가스의 채취를 가능하게 하는 것으로, 현재에는 경사 굴착 기술과 함께 약 5,000 미터 깊이에서 11,000 미터까지의 드릴 길이에 달하는 탐사를 가능하게 합니다.

한정된 연료원인 석유는 현대 생활에 없어서는 안 되는 중요한 요소 중 하나입니다. 세계 여러 지역에서는 지구의 내부로부터 석유를 채취하고 있습니다. 그 중 석유 및 가스 굴착시설이 있는 미국, 러시아, 영국, 중국 및 중동의 많은 국가에서는 날마다 수천 배럴의 석유와 가스가 채취되고 있습니다. 2008년 2월 현재까지 석유 채취에 사용된 가장 긴 시추의 길이는 11,680 미터입니다. (출처: 위키페디아) 육지에서부터 경사 굴착 기술을 이용해 굴착한 이 시추 구멍은 2007년에 러시아 사할린 북동쪽 해안의 사이보 (Chayuo)유전을 착굴하는 동안에 뚫렸습니다. 유전은 약 2,500 미터 깊이에 있고 해안에서 수 킬로미터 떨어져 있습니다.

구동 동력인 이류

모든 시추 작업에는 사용되는 소재의 요건이 매우 까다롭다는 공통점이 있습니다. 무엇보다 드릴 헤드는 극조건을 견딜 수 있어야 합니다. 시추 작업 동안 발생되는 높은 온도와 압력조건 및 강한 진동은 전자 드라이브의 사용에 있어 상당한 어려움입니다. 지하 수 킬로미터의 조건은 기술 친화적이 아니기 때문에 최고 200 °C까지의 고온에서도 100 % 신뢰성 있게 작동하는 견고한 소재를 사용해야 합니다.

맥슨 EC22 HD (헤비듀티)모터는 이런 극심한 환경조건의 모든 전제조건을 충족시킵니다. 심공 드릴링 기술의 고난도 필수조건을 위해 개발된 이 DC 모터는 보통의 모터들이 포기했을 극도의 조건을 극복합니다. 끊임없는 전자장치와 모터의 개발로 현재 전체 시추 과정에서의 다양한 기능을 더욱 철저하게 감시하고 제어할 수 있습니다. 예를 들면 이류에 의해 구동되는 드릴 머신의 터빈의 경우 전자 커플링을 통해 모터가 발전기가 되어 다양한 구동 기능을 위한 전기 에너지를 공급합니다. 이러한 독립 시스템 덕분에 환경을 오염시키는 고가의 리튬 배터리가 불필요합니다. 시추 과정에서 EC22 HD로 드릴 헤드의 위치를 다이내믹하게 측정하고 (시추 장비/MWD/Measurement While Drilling) 조정할 수 있습니다. 측정은 가속도계, 경사 센서 및 드릴 헤드의 위치를 정확히 기록하는 기기로 실행되고, 여기서 측정된 값을 표면으로 전송할 때 MWD 기술이 이 데이터를 시추 플랫폼과 통신하는 펄스로 전환합니다. 이 시스템은 전자석 또는 HD(헤비듀티) 모터로 구동됩니다. 다양한 심공 드릴링 머신의 유압 밸브 또는 플랩 또한 전기 기계식 드라이브로 제어됩니다.

EC 22 HD 에 적합한 기어는 GP 22 HD (사진 3)로 다수의 어플리케이션, 특히 심공 드릴링에서는 사용 요건을 완벽히 충족시키는 견고한 기어가 필요합니다. 대부분의 지하 어플리케이션은 가끔씩 짧은 사용 시간 (밸브 제어, 플랩 작동)에 상당히 높은 토크를 필요로 합니다. 원활한 원유의 흐름에 있어 필요한 기어의 특성은 내장 드릴 구멍에 있습니다. 기어가 모터처럼 원유 속에서 가동할 수 있기 때문입니다. EC 22 HD의 다양한 버전은 항공 또는 석유산업 분야를 위해 최적화되었습니다.

모터는 접착제 없이 생산되었고 기계식 정류 시스템이 없습니다. 이 때문에 모터는 극한온도에서도 견딜 수 있으며 초고진공 상태에서도 변함 없는 성능을 제공합니다. 전력 소요량은 주위 매개체의 영향과 현저하게 높은 열 방출로 인해 상온에서 사용시 80 W, 오일에서 사용시 240 W 에 달합니다. 모터는 200 °C 이상의 주위 온도와 최대 기압 1,700 bar를 위해 설계되었습니다. 모터의 온도범위는 최대 240 °C입니다. 직경Ø 22 mm의 모터에 대한 다른 요건은 최대 25 Grms 진동에 대한 저항력과 충돌 및 충격에 대한 중력 가속도 (100 G)의 100 배까지를 견뎌 내는 것입니다. 비교하자면 F-1의 경주용 자동차는 약 2 Grms, 전투기는 최대 13 Grms까지 저항력을 갖습니다. 사람은 약 10 G 정도로 즉 자신의 몸무게의 10 배를 견딜 수 있지만 이는 극값이고 우주 비행사와 조종사만이 일정 시간 동안 육체적 스트레스를 극복해 낼 수 있습니다.

심층에서도 고효율적

심층의 극심한 환경 조건에 대한 높은 저항력 이외에도 맥슨의 HD 모터는 고 효율성을 특징으로 합니다. 상온에서의 구동 시 효율성은 최대 88 %이고 원유에서의 구동 시 모터의 효율은 70 % 이상입니다.
맥슨 EC 22 HD 의 이러한 특징은 극한 조건의 우주 항공 분야에서도 두각을 나타냅니다. 코깅 없는 동작 특성과 함께 모터의 우수한 제어 속성은 우주 공간에서 구동 시 저속에서의 고정밀 위치 결정 임무에 최적입니다. 현재 NASA에서는 금성으로의 비행을 계획하고 있습니다. 머지않아 모터가 금성에서 사용될 것이며 금성에서 모터는 최대 480 °C까지의 온도를 견딜 수 있어야만 합니다. 극조건을 위한 정밀 모터의 개발은 지금도 계속되고 있습니다.

 

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