• 한국항공우주학회지
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• 제47권3호
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• pp.177-186
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• 2019

풍력 타워는 수직형 풍력터빈의 성능을 향상시키기 위해 사용되어왔다. 하지만 올바르게 설계되지 않은 풍력 타워는 오히려 풍력터빈의 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 풍력 타워의 최적화 연구를 수행하였다. 이를 위하여 다음과 같이 6가지의 설계변수가 선택되었다. 즉, 가이드 벽의 외부 및 내부 반경, 스플리터의 적용 여부, 스플리터의 내부 반경, 가이드 벽의 개수 및 원주각도가 선정되었다. 최적화를 위한 목적함수는 풍력타워 내에 설치된 수직형 풍력터빈에서의 주기적인 평균 토크가 사용되었으며, 최적화 과정에서 지엽적인 최적화 결과를 피하기 위하여 실험계획법, 유전자알고리즘 및 인공신경망기법이 사용되었다. 인공신경망은 세대의 증가에 따라 지속적으로 향상하였으며, 수직 풍력터빈의 성능은 독립운전에 비하여 최적화된 풍력 타워 내에서 두 배 이상 향상되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.250-251
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• 2010

본 연구는 수평축(horizontal axis) 풍력 터빈에 의해서 수직축 발전기를 운전하는 구조 및 그 운전 방식에 관한 것으로서 바람에 의해 수평축 터빈 로터로 입력된 회전력을 기계적으로 두 개의 수직축 회전 성분으로 변환하여 이들로부터 전기 에너지를 얻어내고 필요에 따라 터빈 날개가 바람이 부는 방향을 향하도록 yaw-axis 제어를 하는 기술에 관한 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.114-123
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• 2018

풍력타워는 수직형 풍력터빈의 성능을 향상하기 위하여 사용되어진다. 하지만 풍력타워의 성능은 내부반경, 외부반경, 안내벽의 개수 등의 설계변수에 의하여 좌우된다. 따라서 본 연구에서는 풍력타워의 효율적인 설계변수를 찾기 위하여 실험적인 연구를 수행하였다. 실험에 사용된 풍동의 시험부는 높이 2 m, 폭 2.2 m이며, 7개의 안내벽을 가진 풍력타워의 한 층을 모델로 제작하고, 그 내부에 풍력터빈을 설치하였다. 다양한 설계변수에 대하여 실험을 하기 위하여 세 가지 종류의 안내벽을 사용하였다. 상대적인 성능평가를 위하여 동일한 입구속도에서 풍력타워를 원주방향으로 회전이동하여 출력계수를 측정하였다. 실험의 결과에서 풍력타워의 내부반경과 풍력터빈의 회전반경과의 간격이 풍력터빈의 성능을 향상하는데 가장 큰 영향을 미치는 변수임을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권6호
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• pp.351-357
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• 2014

본 논문에서는 복합형 수직축 풍력발전기의 유동소음특성에 관한 연구를 수행하였다. 복합형 수직축 풍력발전기는 Savonius형과 Darrieus형을 동시에 사용하여 두 풍력발전기의 장점을 극대화하여 단점을 상쇄시키는 새로운 개념의 수직축 풍력발전기이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 갖는 복합형 수직축 풍력발전기에 대하여, 복합 전산공력음향학 기법을 이용하여 풍력발전기에서 발생하는 유동소음을 예측하였다. 먼저, 전산유체역학 기법을 이용하여 터빈 주위의 비정상유동장을 예측하였다. 다음으로, 예측한 비정상유동장에 음향상사법을 적용하여 터빈으로부터 방사하는 유동소음을 예측하였다. 해석결과를 바탕으로 복합형 수직축 풍력발전기의 유동소음특성을 분석하였고, 이를 Savonius형 및 Darrieus형의 유동소음특성과 비교하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.179.2-179.2
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• 2010

In this study, we have constructed the method of design about H-Darrieus wind turbine, a kind of VAWT(vertical axis wind turbine). The NACA 0012 airfoil is chosen for the blade, and DMS(double multiple streamtube) theory is used for the analysis. The flow field is computed with numerical solution of rotating Navier-Stokes equations. From the result of experimental data of power coefficient curves, the validity of the present research is checked. Through the non-dimensional parameter analysis for the wind turbine design, we estimated the efficiency of wind turbine with the resultant Cp's, with which an efficient design of VAWT is achieved, and aerodynamic characteristics are presented systematically.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권8호
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• pp.580-588
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• 2009

This paper summarizes the experimentally-measured performance of small-scale, vertical-axis wind turbine for the purpose of improving the aerodynamic efficiency and its controllability. The turbine is designed to have a Savonius-Type rotor with an inlet guide-vane and an side guide-vane so that it achieves a higher efficiency than any lift- or drag-based turbines. The main design factors for this high-efficient, vertical wind turbine are the number of blades (Z), and the aspect ratio of Height/Diameter (H/D) among many. The basic model has the diameter of 580mm, the height of 464mm, and the blade number of 10. The maximum power coefficient of 0.50 was experimentally measured for the above-mentioned specifications. The inlet-guide vane ensures the maximum efficiency when the angle of attack to the rotor blade lies between $15^{\circ}$ and $20^{\circ}$. This experimental results for the vertical-axis wind turbine can be applied to the preliminary design of turbine output curve based on the wind characteristics at the proposed site by controlling its aerodynamic performance given as a priori.

• 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.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.197-204
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• 2018

In the present study, unsteady flow analysis has been conducted to investigate the blade forces and wake flow around a hybrid street-lamp having a vertical-axis small wind turbine and a photovoltaic panel. Uniform velocities of 3, 5 and 7 m/s are applied as inlet boundary condition. Relatively large vortex shedding is formed at the wake region of the photovoltaic panel, which affects the increase of blade torque and wake flow downstream of the wind turbine. It is found that blade force has a good relation to the variation of the angle of attack with the rotation of turbine blades. Variations in the torque on the turbine blade over time create a cyclic fluctuation, which can be a source of turbine vibration and noise. Unsteady fluctuation of blade forces is also analyzed to understand the nature of the vibration of a small wind turbine over time. The detailed flow field inside the turbine blades is analyzed and discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.478-481
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• 2009

As a first step for aerodynamic analysis of vertical axis wind turbine, dynamic stall characteristics of airfoil was investigated. Dynamic stall of wind turbine airfoil is caused by severe variation of angle of attack and relative velocity of flow around airfoil. Angle of attack and relative velocity can be expressed with tip speed ratio. Variation of angle of attack is strongly dependent on the tip speed ratio. For tip speed ratio, 1.4 and free stream velocity, 15m/s, dynamic stall characteristics of wind turbine airfoil is compared with those of oscillating airfoil having same angle of attack variation.