• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1465-1469
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• 2009

Darrieus wind turbine blade is one of the vertical wind power system in which the lift of blade is used. In the calculation of wind power for the type of that, the multiple streamtubes method is known as an effective method. But it has big difference in the region of higher tip speed ratio because the incoming air velocity is used in the calculation of lift. The incoming air velocity is reduced from inlet to outlet continually by transferring energy to the wind blade. In this study, the air velocity on the blade, which is called blade velocity, is obtained with newly developed algorithm and used to determine the lift. And it is verified that applying blade velocity on the lift calculation cause the power prediction to improve dramatically in the region of higher tip speed ratio.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.427-430
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• 2009

풍력 터빈 블레이드용 익형의 경우 운용 조건에서 높은 양항비를 가지도록 설계되나 풍속, 풍향의 변동에 의해 운용조건에 변화가 발생할 경우 성능의 저하가 발생할 수 있다. 따라서 운용조건의 변동이 발생하더라도 공력 성능이 크게 변하지 않는 익형이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 운용조건의 불확실성을 고려하여 풍력 터빈 블레이드용 익형의 신뢰성 기반 강건 최적 설계를 수행하였다. 익형 설계를 위해서 여러 익형 형상 변수들을 고려할 수 있는 익형 모델링 함수를 정의하였고 기저형상으로는 NREL에서 개발한 S809 익형을 사용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.609-617
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• 2014

풍력터빈 블레이드의 가변 피치제어는 풍력발전기의 과풍속 영역 설계에 있어 중요한 요소로 알려져 있으나 원가문제 때문에 소형 풍력터빈에는 적용되지 못하고 실속제어가 많이 적용되고 있다. 하지만, 블레이드 주변의 난류 때문에 설계된 실속이 구현되지 않는 실속지연 현상이 종종 발생되고, 이에 따른 풍력 블레이드의 과회전과 발전기의 과출력 위험이 발생하고 있다. 이에 따라 블레이드에서 발생되는 공력으로 피치가 변하고 스프링의 복원력으로 복귀되는 수동형 피치제어 모듈이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 회전하는 블레이드의 익형에서 발생되는 양력과 항력을 이용하여 회전면으로 작용되는 토크와 블레이드의 Flap 방향으로 작용되는 추력을 계산하는 방법을 제시하고, 이러한 힘들의 크기를 여러 가지 익형에 대해 비교하였으며, 블레이드의 피치모멘트를 정량적으로 산출하여 수동 피치제어 모듈의 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.43-48
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• 2001

기존의 풍력발전시스템은 풍속이 감소되면 블레이드가 저속으로 회전하기 때문에 보조발전의 도움이 없이는 자가 발전이 어려워서 한정된 풍속 조건에서만 작동이 가능하며, 풍속의 특성 때문에 풍력에너지의 이용효율이 대부 분 매우 낮다는 문제점이 있다 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고 지역이나 지형에 크게 구애됨이 없이 풍속에 의해 발전이 이루어지다가 풍속의 저하로 출력된 전력이 적어지면 태엽에 저장된 회전에너지로 소형발전기를 운전 하여 축전지에 전력을 저장하여 부하에 전력을 연속적으로 공급하게 한다. 본 논문에서는 동력저장장치와 풍력발전기로 구성된 시스템을 설계 제작하여 풍력발전의 보상을 위한 동력저장 장치 시스템의 동작 특성을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.219-228
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• 2005

본 연구에서는 에너지 및 환경에 대한 문제가 대두되면서 기술 개발의 필요성이 높아지고 있는 풍력발전시스템에 대하여 750kW급 Geared Type 가변속 풍력 발전시스템을 개발하였다. 풍력발전시스템이 급속히 대용량화됨을 고려하여 MW급의 기술 조합이 반영되도록 설계하였으며, 베어링과 같은 국내 인프라가 부족한 구성품을 제외한 모든 구성기기들을 자체 설계/제작하였다. 블레이드는 국내 풍황에 적합하도록 자체 에어포일을 설계하여 개발하였으며, 가변속 제어를 위한 이중 여자 유도발전기 및 제어기와 Down sizing 구현을 위한 유성 및 헬리컬 기어 혼합형 증속기를 개발하여 시동 풍속 3.5m/s, 정지 풍속 25m/s, 정격 풍속은 12.7m/s이며 IEC 61400-1의 Class I 에 준한 750kW급 풍력 발전시스템을 개발하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.542-545
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• 2009

고창의 전력품질 실증시험장에서 계통에 연계된 풍력발전 시뮬레이터를 이용하여 풍력발전기의 특성을 파악하기 위해, 가변 풍속에서 이중여자 풍력발전기의 회전속도와 유효전력의 변화가 계통에 미치는 영향을 분석하였다. 고창의 전력품질 실증시험장은 22.9kV 계통에 전력품질 향상기기(DVR, STATCOM, SSTS)와 전력품질 외란 발생장치 등이 구축되어 있다. 모터와 VVVF를 이용하여 풍력발전기의 블레이드를 구현하고, 유도형과 이중여자 유도형 풍력발전기를 모의할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 선로의 길이를 20 kM로 가정하고, 덕적도의 풍속데이터를 이용한 가변풍속 패턴을 설정하여 풍력발전기의 회전속도에 대한 출력특성을 확인하였다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.400-403
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• 2009

Current wind turbine units that are used primarily 3Blade type devices or large-scale wind-term capacity of 2MW of 60m~90m Blade diameter is applied. This is not the best suitable design with the designing condition for the special quality of wind condition in the South-West Coastal Areas of Korea where the wind speed frequency of average wind speed and over 10m/s high wind velocity is fairly low. For this matter, in this dissertation, the expecting generation amount of electric power is measured excluding a mechanical moment, considering wind power energy traveling to the Blade when 60m~120m blade is applied, based on 2MW wind generator. Also, we would like to propose the Blade diameter which is fitted by wind condition of South-West Coastal Areas of Korea.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

해상용(offshore) 부이(bouy)는 선박의 항로를 지시하거나 암초, 침몰선 등 항해상의 위험물을 알리기 위해 사용 되며, 야간을 위해 등화장치를 설치한 것을 등부표라 한다. 등부표는 야간 점등을 위해 자체 전력 생산시스템을 갖추고 있으나, 기존의 태양광을 이용한 전력 시스템은 해상 환경에 따른 제약이 많아 안정적인 운영이 어려우므로 풍력 발전기(wind turbine)를 이용한 하이브리드 전력 생산시스템으로의 전환이 필요한 실정이다. 선행 연구는 수직축(vertical axis) 양력(lift) 및 항력(drag) 조합형 해상용 풍력발전기 개발에 대하여 수행하였으나, 본 논문에서는 풍력발전기의 효율 증대를 위해 날개 길이 및 후면부 절개 비율에 따른 수직축 풍력발전기 특성에 대하여 연구하였다. 풍력발전기의 설치조건은 선행연구와 동일하게 등명구 교체 작업을 원활하게 하기 위하여 설치 공간을 $1m{\times}1m$로 제한하였으며, 등부표의 구조를 고려하여 최상단에 지지 프레임을 별도로 구성 하였다. 풍력발전기의 블레이드는 0.6mm의 알루미늄 박판을 절곡하여 NACA 4418의 외형을 가지도록 제작하였고, 블레이드 설계 시 에어포일의 후면부를 절개하여 양력과 항력을 효과적으로 이용하며 저속과 고속에서 높은 효율을 가지도록 설계하였다. 또한 블레이드 날개 길이와 후면부 절개 비율에 따른 풍력발전기 특성을 실험을 통해 비교하여 기준 해상 풍속에서 블레이드 설계 최적화를 수행하였으며 비교 모델 대비 약32% 발전량이 증가한 설계변수 조합을 구하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.905-911
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• 2012

부유식 해상풍력발전기의 시뮬레이션을 위해서 본 연구에서는 2MW 육상 풍력발전기에 부유구조물인 Tension Leg Platform(TLP) 구조를 추가하였다. 기상청 관측데이터와 해수면으로부터의 높이에 대해 풍속을 정의하는 지수법칙을 이용하여 풍하중을 산출하고 블레이드와 타워에 일정한 높이간격으로 적용하였다. 상대모리슨 방정식을 이용하여 파랑하중을 모델링하였다. 블레이드의 회전속도를 정격속도인 18rpm 으로 고려하고, 풍하중과 파랑하중 작용 시 2MW의 부유식 해상풍력기의 동적거동 해석을 수행하였다. 파랑하중에 대한 해상풍력기의 공진특성을 조사하기 위해 타워와 블레이드의 탄성체 모델을 구성하여 해상풍력기의 고유진동수를 계산하였다. 타워와 블레이드의 탄성효과가 해상풍력기의 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 타워만 탄성체로 구성된 탄성타워모델과 타워와 블레이드가 탄성체로 고려된 탄성타워 블레이드모델을 각각 강체 모델과 비교하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.170-177
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 소형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상설계 및 유동해석에 의한 성능 검토에 관한 내용을 정리한 것이다. 2차원 형상의 로터 블레이드에 대하여 단일유관이론을 적용하여 설계하였으며, 설계 결과에 대해서 2차원 수치유동해석을 수행하여 해석결과의 검토로부터 3차원 로터 블레이드 기본 형상을 결정하고, 3차원 수치유동해석을 통하여 풍력터빈 로터 블레이드의 형상 결정 및 성능 검토를 하였다. 본 연구의 결과로부터 상대적 저풍속에서 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상을 도출하였고, 수치유동해석으로부터 정격출력 200 W를 확보할 수 있음을 확인하여, 본 연구에서 적용한 설계법의 타당성을 확보하였다.