• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.579-585
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• 2014

10kW 급의 소형 풍력 발전 시스템은 언덕이나 공원, 도시와 같은 협소한 지역에 유연하게 설치될 수 있다는 장점으로 인해 신재생에너지 분야에서 지속적인 연구와 개발이 이루어지고 있다. 이러한 풍력발전 시스템의 설계시에는 풍속변화에 따른 다양한 형태의 전력 제어장치의 체계적인 성능 분석이 요구된다. 그러나 실물 크기의 풍력발전기에 개발된 전력 제어장치의 직접 적용은 어려운 실정이며 따라서 실내에서 풍속의 변화에 따른 블레이드의 공력토크를 모사할 수 있는 토크 시뮬레이터를 사용하여 설계된 전력 제어장치의 성능을 분석하는 것이 바람직하다. 이에 본 연구에서는 3상 토크제어용 인버터, 3상 유도전동기, 벨트 감속기 및 PMSG로 구성되는 10kW급 풍력발전 토크 시뮬레이터를 개발하고자 한다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.547-553
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• 2016

This paper presents the effect of a grid system on the performance of a small Savonius wind turbine installed side-by-side. Turbine performance is compared using three different grid systems; tetrahedral grid having a concentrated circular grid around turbine rotors, the tetrahedral grid having a concentrated rectangular grid around turbine rotors and the symmetric grid having a concentrated tetrahedral grid near the turbine rotor blades and a hexahedral grid. The commercial code, SC/Tetra has been used to solve the three-dimensional unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis in the present study. The Savonius turbine rotor has a rotational diameter of 0.226m and an aspect ratio of 1.0. The distance between neighboring rotor tips keeps the same length of the rotor diameter. The variations of pressure and power coefficient are compared with respect to blade rotational angles and rotating frequencies of the turbine blade. Throughout the comparisons of three grid systems, it is noted that the symmetric grid having a concentrated tetrahedral grid near the turbine rotor blades and a hexahedral grid has a stable performance compared to the other ones.

• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.330-335
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• 2016

본 논문에서는 설계된 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기의 공기 역학적 출력 및 유동 특성에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기 로터를 설계하였고 풍동 시험과 동일한 환경을 적용한 3차원 전산유동해석을 수행하였다. 전산유동해석 결과를 통하여 공기 역학적 출력과 헬리컬 유동 특성을 확인하였다. 마지막으로 실제 크기의 수직축 풍력발전기에 대한 풍동 시험을 수행하여 전산유동해석에서 예측한 공기역학적 출력과 비교 검증하여 전산유동해석 기법의 타당성을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.21-29
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• 2010

일반적으로 풍력발전은 광범위한 영역에 지속적인 바람을 요구하는 대형 시스템 위주로 개발이 되어왔다. 그러나 소형 풍력발전 시스템은 유저에게 보다 친숙하고, 대형에 비해 보다 광범위한 적용이 가능하다는 점 때문에 최근 이에 대한 관심이 증가되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 배터리 충전에 효과적으로 도입될 수 있는 도시형 풍력발전을 위한 프로토타입 시스템에 대해 기술하며, 프로토타입 시스템에 효과적으로 도입될 수 있는 퍼지로직 기반의 최대 전력점 추종 알고리즘을 제안하고자 한다. 또한 제안된 기법의 유용성 확인을 위해 Matlab을 통한 시뮬레이션 및 이를 통해 얻어진 알고리즘을 실제 DSP에 적용하여 보고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.758-765
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• 2011

최근 화석 에너지의 고갈로 신재생 에너지 중에서 풍력 에너지가 각광받고 있다. 본 연구는 국내 기상과 같이 저 풍속 지역에 적합한 500W급 수직축 풍력 터빈에 관한 연구로서 공력 설계를 통해 저풍속에서도 고효율과 저소음을 가진 형상을 제시하였으며, 복합재료를 적용하여 블레이드의 구조 설계를 수행하였다. 구조 설계 후 유한 요소 모델링을 통하여 응력, 변형, 좌굴, 공진가능성에 관한 해석을 수행 하였다. 또한 피로 수명을 예측 하였으며, 최종 제작된 풍력 터빈은 구조 실험과 성능 시험을 통하여 구조 해석 결과 및 공력 해석 결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.

• 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.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.32-36
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• 2023

최근 탄소 중립 등 지속 가능한 발전을 위한 지구환경 문제가 대두되면서 기존 풍력터빈의 소재인 유리섬유 복합재의 폐기 시 처리 방안이 문제가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 유리섬유 복합재를 대체할 수 있는 친환경 복합재인 아마섬유 기반 복합재를 활용하여 30kW 풍력터빈 블레이드를 제조하고 적합성을 평가하였다. 먼저 친환경 천연 아마섬유 복합재의 풍력터빈 블레이드 소재로 활용 가능성을 검증하기 위해 기계적 강도 시험을 수행하였으며, 그 결과 선행 아마섬유 복합재 물성 연구 대비 좀 더 우수한 강도가 측정된 것을 확인하였다. 또한 제작된 30kW 급 아마섬유 복합재 블레이드를 활용하여 아마섬유 복합재 블레이드의 정적강도를 측정하는 정적강도 성능평가 시험을 통하여 적합성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2009

최근 화석 연료가 고갈됨에 따라 대체 에너지 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 대체 에너지들 중 풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 주는 시스템으로 매우 친환경적이기 때문에 다양하게 연구되고 있다. 따라서 본 연구의 목표는 500W급 소형 풍력 발전용 블레이드의 개발로서 외국에 비하여 상대적으로 풍속이 낮은 국내와 같은 지역에 적용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 본 논문에서는 피로수명을 고려한 고효율 경량화 블레이드의 공력설계 및 구조설계 방법이 제안되었으며, 구조해석으로 선형 정적해석, 좌굴해석, 진동모드해석이 수행되었다. 또한 풍력 발전 시스템에 발생할 수 있는 유체충돌해석을 모사하였다. 해석결과들은 유압시험장비를 이용한 구조시험 빛 성능시험의 결과와 비교되었고, 비교적 잘 일치하여 설계결과의 안전성을 확인하였다.