• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권4호
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• pp.30-35
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• 2017

본 연구에서는 자연섬유 복합재료를 적용하여 1kW급 수평축 소형 풍력 발전 시스템 블레이드의 제작과 구조 시험 연구를 수행하였다. 블레이드의 설계 요구 조건을 분석하여 공력 설계를 수행하였다. 공력 설계 이후 구조 설계 하중을 도출하고 블레이드의 구조 설계를 수행하였다. 블레이드의 구조 설계기법은 복합재료를 적용한 단순 설계 기법과 혼합 설계 기법을 적용하였다. 설계된 블레이드의 구조 안전성은 다양한 하중조건, 변위, 좌굴 등의 해석을 위해 유한요소기법으로 분석하였다. 최종 자연 섬유를 적용한 블레이들 제작하였으며, 구조 시험을 수행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.1087-1094
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• 2012

본 논문에서는 구조 시험과 유한요소해석을 통하여 소형 풍력발전용 복합재 블레이드의 구조적 안전성을 평가하였다. 먼저, 선행연구에서 공력해석을 수행하여 정격 및 극한 풍속일 때의 블레이드가 받는 굽힘 모멘트를 산출하였다. 이를 이용하여 소형풍력발전기 관련 국제 규격인 IEC 61400-2에 따른 실규모 구조 시험을 수행하여 구조적 안전성을 평가하였다. 그리고 유한요소법을 이용한 구조 해석을 수행하여 구조 시험 결과와 비교하여 이의 정확성을 판단하였다. 또한, 구조 시험을 통해 블레이드에 대한 과잉 설계가 확인되었으며 이의 해결을 위하여 블레이드의 적층 순서 및 두께를 재선정하여 구조적 안전성을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.93-101
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• 2000

엔진 운용 중에 유로(flow Path)에 놓여 있는 팬 블레이드(blade)들은 많은 외부하중에 노출되어 있어서 고주기 피로(high cycle fatigue)에 의한 피로 파괴의 위험성이 크다. 그 중 가장 중요하게 평가되는 것이 주기적인 가진력에 의한 공진 현상과 그에 따른 피로파괴 가능성이다. 본 논문에서는 유동장 (flow field)이 지주(struts)에 의해 영향을 받게 되고, 이러한 유동장의 분포가 지주 후방에서 주기함수 형태로 팬 블레이드를 가진 할 때, 팬 블레이드에서의 진동 응답 특성과 구조적인 안정성을 평가하였다. 팬 블레이드의 피로강도를 시험적으로 평가하고, 팬 블레이드 전방 지주에 의한 공기 가진력을 가정하여 유한 요소 해석을 통한 구조적 안정성을 평가하였다. 그리고 엔진 시험에서 측정된 서지 압력 하중을 팬 블레이드의 유한요소 모델에 적용하여 구조적 영향을 평가함으로써 팬 블레이드의 구조적인 안정성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1407-1413
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• 2011

소형풍력발전시스템의 복합재 블레이드에 대한 실규모 구조시험 및 이를 모사한 구조해석을 통하여 설계 타당성을 검증하였다. 먼저 IEC 61400-2 에 규정된 설계 요구조건의 만족을 위하여 정격 풍속 및 IEC 61400-2 Case H 의 최악 조건에 대한 구조해석을 수행하고 이를 통하여 적층 순서 및 적층 두께를 결정하였다. 또한 이러한 구조해석의 타당성 검증을 위하여 IEC 61400-23 에 따라 구조해석과 동일한 하중조건에서의 실규모 구조시험을 실시하였다. 이러한 실규모 구조시험을 통한 구한 블레이드의 하중-변위 선도 및 표면의 변형률 특성을 이용하여 블레이드의 구조적 안전성을 평가하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.45-55
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• 2023

본 연구에서는 V-22 Osprey 틸트로터의 25% 축소 모델인 TRAM에 대하여 회전익기 통합 해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 프롭로터의 Aeromechanics 모델링과 블레이드 및 피치 링크에 대한 구조 하중 해석을 수행한 후, DNW 풍동 시험 및 선행 해석 연구 결과와 상호 비교하였다. 본 연구에서는 저속 전진 비행 시 블레이드 플랩 굽힘 모멘트의 구조 하중 및 진동 하중 변화를 풍동 시험 결과에 대하여 비교적 잘 예측하였다. 리드-래그 굽힘 및 비틀림 모멘트의 구조 하중 및 진동 하중 해석은 풍동 시험과 다소 다르게 얻어졌으나, 평균값을 제거하였을 때 로터 회전 한 바퀴당 구조 하중 해석 결과가 풍동 시험 및 선행 해석 연구와 비교적 유사하였다. 피치 링크의 구조 하중 및 진동 하중 해석은 전반적으로 선행 연구의 시험 및 해석 결과와 유사하게 얻어졌다. 마지막으로 블레이드 구조 진동 하중의 조화 성분 해석 및 비교를 통하여 블레이드 리드-래그 굽힘 및 비틀림 모멘트의 오차 발생 원인을 분석하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.58-63
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• 2018

본 연구는 수직축 풍력 발전 시스템의 복합재 블레이드에 대한 설계 및 제작 연구이다. 본 연구에서 수직축 풍력 발전용 복합재 블레이드의 공력 및 구조 설계를 수행하였다. 1차적으로 복합재 블레이드의 공력 및 구조 설계 요구 조건이 분석되었다. 구조 설계 이후 유한 요소 해석 기법을 활용하여 풍력 블레이드 구조의 구조 해석이 수행되었다. 적용 하중 조건에서 응력 및 변위 해석이 수행되었다. 단계적 구조 해석을 통해 취약 부위의 개선 설계 방안을 제시하였다. 구조 해석을 통해 최종 설계된 블레이드 구조는 안전한 것으로 확인되었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.1-5
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• 2013

본 연구에서는 소형풍력발전용 블레이드의 축소모델을 대상으로 단순 하중 계산 및 구조 시험을 수행하였다. 먼저, 연구 대상인 블레이드의 초기 모델의 0.2 비율만큼 축소하여 설계 및 제작하였다. 그리고 소형 풍력발전 국제 규격인 IEC 61400-2에 의거한 단순 하중 계산식을 이용하여 모멘트를 획득하였다. 또한, 추를 이용한 구조시험을 수행하여 최대 모멘트를 획득하였다. 이를 통하여 계산 및 시험에 따른 최대 모멘트를 비교하였다.

• Composites Research
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• 제28권3호
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• pp.104-111
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• 2015

본 연구에서 자연 섬유를 적용한 500W급 수평축 풍력 터빈 블레이드의 구조 설계 연구를 수행하였다. 기존의 유리섬유 재질 적용 블레이드와 아마 섬유 재질 적용 블레이드의 구조 설계 결과를 비교하였다. 블레이드의 구조 설계는 단순 설계 및 혼합 설계 기법를 적용하여 설계를 수행하였다. 설계된 블레이드의 구조적 안전성은 상용 유한요소프로그램을 사용하여 다양한 하중에 따라 선형 정적해석, 변형 해석, 좌굴 해석을 수행하였다. 제작공법으로는 RIM를 채택 하였으며, 시제품 제작을 통해 자연섬유에 완전 침투까지 요구된 시간을 Poly-worx 프로그램 해석 결과와 제작 결과를 비교하였다. 제작된 시제품 블레이드는 변형률, 고유 진동수, 변위 시험을 수행하여 구조해석 결과와 비교하였다. 비교 결과에 따라 해석 결과와 시험 결과가 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.51-57
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• 2010

This paper describes the structural design and testing for 1.5kW class wind turbine composite blade. In order to calculate the equivalent material properties rule-of-mixture is applied. Lay-up sequence, ply thickness and ply angle are designed to satisfy the requirements for structural integrity. Structural analysis by using commercial software ABAQUS is performed to assess the static, buckling and vibration response. And to verify the structural analysis and design, the full scale structural test in flapwise direction was performed under single point loading according to loading conditions calculated by the aerodynamic analysis and Case H (Parked wind loading) in IEC 61400-2.

• 한국추진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.57-68
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• 2012

본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 고속형 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인 되었다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다.