• Tribology and Lubricants
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• 제40권4호
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• pp.133-138
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• 2024

This study evaluates the structural safety of wind turbine blades, analyzes the behavior of composite laminate structures with and without defects, and assesses surface erosion wear. The NREL 5 MW standard is applied to assign accurate composite material properties to each blade section. Modeling and analysis of the wind turbine blades reveal stable behavior under individual load conditions (gravity, motor speed, wind speed), with the web bearing most of the load. Surface erosion wear analysis in which microparticle impacts are simulated on the blade coating shows a maximum stress and maximum displacement of 14 MPa and 0.02 mm, respectively, indicating good initial durability, but suggest potential long-term performance issues due to cumulative effects. The study examines defect effects on composite laminate structures to compare the stress distribution, strain, and stiffness characteristics between normal and cracked states. Although normal conditions exhibit stable behavior, crack defects lead to fiber breakage, high-stress concentration in the vulnerable resin layer, and decreased rigidity. This demonstrates that local defects can compromise the safety of the entire structure. The study utilizes finite element analysis to simulate various load scenarios and defect conditions. Results show that even minor defects can significantly alter stress distributions and potentially lead to catastrophic failure if left unaddressed. These findings provide valuable insights for wind turbine blade safety evaluations, surface protection strategies, and composite structure health management. The methodology and results can inform the design improvements, maintenance strategies, and defect detection techniques of the wind energy industry.

• 한국추진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.12-21
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• 1997

무공해 에너지원은 화석에너지의 고갈과 환경오염의 심각한 문제로 인하여 절실히 요구되고 있는 실정이다. 그중 풍력발전 시스템은 타 에너지원에 비해 여러 가지 측면에서 유리한 점을 가지고 있다. 본 연구에서는 500㎾급 풍력발전 시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력성능 및 구조성능을 가지는 회전날개 설계과정을 수행하였다. 공력설계는 운용지역의 풍황을 고려하여 회전날개의 외형을 결정하였고 이를 바탕으로 공력성능해석이 수행되었으며, 구조설계는 복합재료를 사용하여 쉘-스파 구조를 갖도록 설계하여 굽힘 및 비틀림 그리고 피로수명에 대한 구조해석이 수행되었다. 그 결과 4m/s의 미풍에서도 운용가능하며, 12m/s에서는 정격출력 500㎾를 생산할 수 있는 형상이 설계되었고, 또한 20년 이상의 피로수명이 확보되었으며, 공진 등의 동적인 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.