• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.115-120
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• 2014

본 연구에서는 다물체 동역학 해석 소프트웨어인 RecurDyn 을 이용하여 풍력 발전기를 쉽게 모델링하고 동적 거동 해석을 수행할 수 있는 기법을 개발하였다. 풍력 발전기는 타워, 너셀, 허브, 그리고 블레이드로 구성되어 있다. 타워와 블레이드는 탄성체로 가정하였고 탄성효과를 고려하기 위하여 탄성체 이론을 이용하여 모델링 하였다. 바람의 속도는 일정하다고 가정하였고 날개 요소 운동량 이론을 이용하여 공력하중을 모델링 하였다. 이를 통해 계산된 공력을 풍력 발전기에 적용시키고 동적 거동 해석을 수행하였다. 해석의 타당성을 검증하기 위하여 풍력 발전 시스템 상용 소프트웨어인 GH-Bladed를 이용한 해석결과와 비교하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-82
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• 2011

해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 특히 우리나라는 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이며, 이를 이용하기 위해서는 각 해역에 적합한 조류에너지 변환 장치의 개발이 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계하였다. 또한 블레이드 국부위치에서 주속비에 따른 Prandtl의 날개 끝 손실 변화를 비교하였으며, 정격 날개 끝 속도비에서 NACA63812를 사용하여 설계된 로터 블레이드의 동력계수는 0.49로 우수한 성능을 나타내었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.5-10
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• 2011

The purpose of this study is to develop a software for the performance evaluation and blade design of a pitch-controlled HAWT using BEMT(Blade Element Momentum Theory) with Prandtl's tip loss. The HERACLES V2.0 software consist of three major part ; basic blade design, aerodynamic coefficient mapping and performance calculation including stall or pitch control option. A 1MW wind turbine blade was designed at the rated wind speed(12m/s) composing five different airfoils such as FFA-W-301, DU91-W250, DU93-W-210, NACA 63418 and NACA 63415 from hub to tip. The mechanical power predicted by BEMT at the rated wind speed is about 1.27MW. Also, CFD analysis was performed to confirm the validity of the BEMT results. The comparison results show good agreement about the error of 6.5% in rated mechanical power.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.661-668
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• 2015

본 연구에서는 풍력발전분야의 블레이드 공력설계 및 성능해석에 적용되고 있는 날개요소운동량이론을 이용한 조류터빈 블레이드 형상설계 방법론을 제시하였으며, S814 단일 에어포일로 구성된 2 블레이드 형식의 1MW급 수평축 블레이드 형상설계 결과를 제시하였다. 조류터빈 블레이드는 해양환경에서 운전되는 특성 상 블레이드 팁 근방에서 캐비테이션 발생으로 인한 문제가 상존하므로, 설계초기단계에서 신중히 고려되어야 한다. 본 연구를 통해 설계된 1MW 조류터빈 블레이드의 유동특성분석 및 출력성능해석을 위해 캐비테이션 모델이 고려된 CFD 해석을 수행하였으며, 블레이드 팁 근방 흡입 면 및 압력 면에서 캐비테이션이 발생하고 있음을 확인하였다. 최대 출력계수는 설계 주속비 7의 조건에서 47%로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권2호
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• pp.123-132
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• 2015

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템에 설치되는 다수 풍력발전기의 배치 설계를 수행하고, 전산유체역학 해석기법을 통해 다수 풍력발전기의 성능을 평가하였다. 날개요소운동량이론을 기반으로 한 풍력발전 단지 설계용 프로그램 WindPRO를 이용하여, 발전시스템의 적지 환경 풍황조건에 대해 최대에너지를 생산할 수 있는 배치 설계를 도출하였고, ANSYS CFX를 이용하여 다수 풍력발전기간의 후류 간섭영향을 발전기 성능 측면에서 검토하여, 근거리 다수 풍력발전기간의 후류 간섭이 시스템에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.186.2-186.2
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• 2010

풍력발전기의 구성요소 중 브레이드는 바람의 운동에너지를 회전력으로 변환하는 핵심요소이며, 효율적인 설계기법이 절실히 요구되는데 선진국에서는 설계기술을 회피하는 실정으로 브레이드 형상 설계기법의 확보는 어려운 실정이다. 본 논문은 날개요소 운동량이론(BEMT) 및 X-foil을 이용하여 10kW급 브레이드 국산화 개발에 목적을 두고 공기역학적 설계를 수행하여 국내 풍황에 적합한 최적의 풍력발전기 에어포일을 개발하는데 목적을 두고 그 방안을 제시한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.165.1-165.1
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• 2011

In the present study, two numerical methods were developed and compared for the performance prediction of the horizontal axis energy conversion turbine. The Blade Element Momentum Theory was adopted, and the rotating reference frame method for Computational Fluid Dynamics solver was also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.

• 태양에너지
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• 제10권1호
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• pp.47-56
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• 1990

수직축 다리우스 풍력 터어빈의 공기역학적 특성을 해석코자 날개요소이론과 운동량 이론에 근거하는 이중다류관모델을 정립하여 모델풍동실험과 병행하여 비교분석하였다. 이중 다류관 모델은 아직 수정 보완의 여지는 있으나 터어빈을 통과하는 유동의 변화가 심하지 않은 날개끝속도비나 회전면적비가 작은 경우에는 비교적 정확히 터어빈의 공기역학적 특성을 예측함을 알 수 있었고, 모형풍동실험을 통해 정확한 터어빈 회전수제어로서 각 특성변수들에 대한 영향을 살피었다. 본 연구의 결과로서는 다리우스 터어빈의 설계 및 운전특성 예측에의 응용이 기대될 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.575-578
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• 2005

The optimum design and the performance analysis software called POSEIDON for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) was developed by use of BEMT. The Prandtl's tip loss theory was adopted to consider the blade tip loss. The lift and the drag coefficient of S-809 airfoil were predicted via X-FOIL and also the post stall characteristics of S-809 were estimated by the Viterna's equations. All the predicted aerodynamic characteristics are fairly well agreed with the wind tunnel test results, performed by Sommers in Delft university of technology. The rated power of the testing rotor is 20kW(FIL-20) at design conditions. The experimental aerodynamic parameters and the X-FOIL data were used for the power prediction of the FIL-20 respectively. The comparison results shows good agreement in power prediction.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2011

In this study, the effects of shear flows around a 2-dimensional airfoil, S809 on its aerodynamic characteristics were analyzed by CFD simulations. Various parameters including reference inflow velocity, shear rate, angle of attack, and cord length of the airfoil were examined. From the simulation results, several important characteristics were found. Shear rate in a flow makes some changes in the lift coefficient depending on its sign and magnitude but angle of attack does not have a distinguishable influence. Cord length and reference inflow also cause proportional and inversely proportional changes in lift coefficient, respectively. We adopted an analytic expression for the lift coefficient from the thin airfoil theory and proposed a modified form applicable to the traditional load analysis procedure based on the blade element momentum theory. Some preliminary results applied to an well known load simulation software, FAST, are presented.