• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.147-154
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• 2010

The world is gradually running short of fossil fuel. Currently, the role of wind turbine is attracting great attention from all over the world. The objective of this study is to investigate blades of Vertical-axial wind turbine (VAWT) for optimum design using the CFD from the aerodynamics point of view. Because one of the performance of wind turbine depends on shape of blades, the study of comparing one gyro mill type blade and a modified one was carried out. Using the results of computation, we calculated and compared RPM for both models at same wind velocity. And we calculated angular acceleration and moment of inertia to find torque in every time-step. And the pressure contour and velocity profile around the blade were analyzed Also, this study is performed to calculate the wake effect.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.637-642
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• 2014

선행 연구에서 블레이드 뒷전에 탄성 플랩이 장착되면 받음각에 따라 양력의 증가가 항력의 증가보다 상대적으로 더 커지게 되어 전체적인 양항비(앙력과 항력의 비)가 증가하는 것을 확인하였다. 본 논문에서는 선행의 연구를 참조하여 플랩의 길이가 변함에 따라서 양력과 항력의 변화를 비교하였다. 블레이드의 종류와 플랩의 제원은 현재 이용되는 수직축 풍력 발전기의 제품과 동일하게 사용하였다. EDISON_CFD와 MIDAS_IT를 이용하여 플랩이 장착된 블레이드 주변의 유체 유동을 해석하고, 플랩의 상하변위를 계산하였다. 이 과정을 반복 수행하여 플랩의 거동을 분석하고 플랩의 길이와 받음각에 따른 양항비를 비교하여 이전보다 효율적인 플랩을 설계하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.269-274
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• 2014

본 논문에서는 사보니우스형 풍력터빈의 저소음 설계에 관한 연구를 수행하였다. 선행연구를 통해 BPF 보다 높은 주파수를 기본주파수로 가지며 발생하는 하모닉 성분의 순음소음이 사보니우스형 풍력터빈의 주요한 소음임을 밝혔고, 이러한 하모닉 성분의 소음은 와류에 의한 것임을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 선행연구결과를 바탕으로, 사보니우스형 풍력터빈의 저소음 설계를 위해 이탈되는 와류에 위상차를 유도할 수 있는 터빈 날개 끝단을 도입하였다. CFD 기법 및 음향상사법을 적용한 복합 전산공력음향학 기법을 적용하여 제안한 저소음 사보니우스형 풍력터빈의 방사 소음을 수치적으로 예측하였고, 기존의 형상과 비교를 통해 소음 저감 효과를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1272-1278
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• 2014

본 최근 성장하고 있는 해상 풍력의 실험연구에서 풍동시험이 수직형 횡류 풍력발전시스템의 성능을 조사하기 위해 실시되었다. 풍동의 시험 부분은 제한된 크기로 인해 실제 풍력 발전의 입구 안내 베인을 약 1/5로 축소시켰고, 터빈 임펠러의 지름을 모형 임펠러의 1/2로 감소시켰다. 임펠러 블레이드 갯수는 풍력 발전 시스템의 출력에 대한 또 다른 중요한 변수이기 때문에 8개와 16개로 변경하여 시험하였다. 실험 분석 결과, 모형 풍력 터빈의 출력 제동력은 정격 풍속 12m/s에서 블레이드 갯수가 8개 보다 16개일 때 82% 출력이 증가된 278와트로 측정되었고, 정격 제동력은 정격 작동 조건에서 3.9kW로 계산되었다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권3호
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• pp.85-89
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• 2011

This study aimed to develop a wind turbine system for the domestic wind environments. The Taguchi method was applied to obtain the optimal design for a wind turbine with a wind-shield. The design parameters were defined to look for the shape of the wind turbine. Optimal parameters were determined on the basis of the analyzed level averages of the characteristics. According to the test results to which the optimal parameters were applied, the rpm improved. It was also found that a windshield 3/4 the size contributes to improving the efficiency of existing turbines.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.81-89
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• 2012

범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.22-27
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• 2013

The purpose of this paper is to perform the structural design of the small scale vertical-axis wind turbine (VAWT) blade using a response surface method(RSM). First, the four design factors that have a strong influence on the structural response of blade were selected. Analysis conditions were calculated by using the central composite design(CCD), which is a typical design of experiment for the response surface method(RSM). Also, the significance of the central composite design(CCD) was verified using analysis of variance(ANOVA). The finite element analysis was performed for the selected analytical conditions for the application of response surface method(RSM). Finally, a optimization problem was solved with a objective function of blade weight and a constraint of allowable stress to achieve a optimal structural design of blade.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.7-12
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• 2006

This study is to develop a system of electric power generation utilizing the wind resources available in the domestic wind environment. We tested drag-type vortical wind turbine models, which have two different types of blades: a flat plate and circular arc shape. Through a performance test, conditions of maximum rotational speed were found by measuring the rpm of wind turbine. The rotational speed was measured by a tachometer in a wind tunnel and the tunnel wind speed was by using a pilot-static tube and a micro manometer. The performance test for a prototype was accomplished by calculating power, power coefficient, torque coefficient from the measurement of torque and rpm by a dynamometer controller From the measurements for miniature turbine models with two different blades, the circular arc shape was found to Produce a maximum rotational speed for the same wind velocity condition. Based on this result, the prototype with the circular arc blade was made and tested. We found that it produces 500W at the wind velocity of 10.8 m/s and the power coefficient was 20%.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권3호
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• pp.278-286
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• 2006

Experiments were conducted to estimate the performance of drag force type vertical axis wind turbine with an opening-shutting rotor. It was operated by the difference in drag force generated on both sides of the blades. The rotational speed was measured by a tachometer in a wind tunnel and the tunnel wind speed was measured by using a pilot-static tube and a micro manometer. The performance test for a prototype was accomplished by calculating power, power coefficient, torque coefficient from the measurement of torque and rpm by a dynamometer controller. Various design parameters, such as the number of blades(B), blade aspect ratio(W/R), angle of blades$(\alpha)$ and drag coefficient acting on a blade, were considered for optimal conditions. At the experiment of miniature model, maximum efficiency was found at N=15, $\alpha=60^{\circ}$ and W/R=0.32. The measured test variables were power, torque, rotational speed, and wind speeds. The data presented are in the form of power and torque coefficients as a function of tip-speed ratio V/U. Maximum power was found in case of $\Omega=0.33$, when the power and torque coefficient were 0.14 and 0.37 respectively. Comparing model test with prototype test, similarity law by advance ratio for vertical axis wind turbine was confirmed.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.43-47
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• 2016

Vertical axis wind turbine, despite of its limit in power efficiency, the simplicity in structure and maintenance is a competitive factor that keeps this type of turbine in the game until nowadays. Continuous solutions have been given to handle its major weakness and the use of omni-directional guide vane is an considerable one. In this paper, a 5kkW scale Savonius-based wind turbine enhanced with such guide vane system was design and studied. Together with reasonable blade design, the wind turbine shows promising performance compared with basic design while maintaining its original advantages.