• 해양환경안전학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.479-487
• /
• 2023

최근 지구 온난화의 영향으로 태풍의 파괴력이 증가함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 막대한 유실과 붕괴에 대한 우려가 깊어지고 있다. 부유식 해상풍력발전기의 안전한 운영을 위해 새로운 형태의 탈착형 계류 시스템 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서 고려한 새로운 반잠수식 계류 풀리는 기존의 탈착형 계류 장치에 비해 계류 라인으로 부유식 해상풍력 터빈을 보다 쉽게 탈부착할 수 있도록 고안되었다. 8MW급 부유식 해상풍력발전기에 적용 가능한 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 검토하기 위해 3D 프린터를 이용하여 축소구조모형을 제작하고, 이 모형에 대한 구조시험을 수행하였다. 축소 모형의 구조시험을 위해 3D 프린팅에 사용된 ABS 소재의 인장 시편을 제작하고 인장시험을 수행하여 소재의 물성을 평가하였다. 인장시험에서 얻은 재료 특성과 축소모형 구조 시험과 동일한 하중 및 경계 조건을 적용하여 반잠수식 계류 풀리의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 반잠수식 계류 풀리의 구조적 취약 부분을 검토하였다. 반잠수식 계류 풀리의 주요 하중조건을 고려하여 구조모형시험을 수행하였으며, 재료의 최대인장응력 이상이 발생하는 위치에 대해 유한요소해석과 시험 결과를 비교하였다. 유한요소해석과 모형시험의 결과로부터 작동조건에서는 Body와 Wheel의 연결부 구조가 취약한 것으로 파악되었고, 계류조건에서는 Body와 Chain stopper의 연결부 구조가 취약한 것으로 검토되었다. 축소모형 구조시험에서 나타난 SMP의 구조 취약부는 구조해석의 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 연구 결과를 통해 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 실험적으로 검증할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과는 상세설계 단계에서 반잠수식 계류 풀리의 구조 강도를 향상시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.84-90
• /
• 2016

In this study, a six degree-of-freedom motion analysis of a wind-wave hybrid platform equipped with numerous wave energy converters (WECs) was carried out. To examine the effect of the WECs on the platform, an analysis of one-way coupling was carried out, which only considered the power take-off (PTO) damping of the static WECs on the platform. The equation of motion of a floating platform with mooring lines in the time domain was established, and the responses of the one-way coupled platform were then compared with the case of a platform without any coupling effects from the WECs. The hydrodynamic coefficients and wave exciting forces were obtained from the 3D diffraction/radiation pre-processor code WAMIT based on the boundary element method. Then, an analysis of the dynamic responses of the floating platform with or without the WEC effect in the time domain was carried out. All of the dynamics of a floating platform with multiple wind turbines were obtained by coupling FAST and CHARM3D in the time domain, which was further extended to include additional coupled dynamics for multiple turbines. The analysis showed that the PTO damping effect on platform motions was negligible, but coupled effects between multiple WECs and the platform may differentiate the heave, roll, and pitch platform motions from the one without any effects induced by WECs.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.327-333
• /
• 2015

풍력 터빈은 정격 풍속 미만일 때는 최대 출력을 내기위한 제어를 한다. MPC(Maximun Power Control)제어방법은 발전기의 회전속도를 제어하여 최대 출력을 내는 방법인데 풍속을 알아야한다. 하지만 여러 가지 이유로 풍속을 실측하기보다는 풍속을 예측하여 사용하는 방법들이 제안되고 있다. 풍속예측은 TSR(Tip Speed Ratio)을 알아야 하는 데, TSR은 복잡한 관계식을 풀어야 한다. 그래서 TSR을 구하기 위해 다양한 방법들이 소개되고 있다. 본 논문에서는 TSR을 쉽고 빠르게 구하기 위하여 복잡한 관계식을 리그레션을 이용하여 간단한 방정식으로 근사화하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 통하여 제대로 작동하는 것을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.18-25
• /
• 2013

Recently the requirement of long-term mobile energy source for mobile robot or small-sized unmanned vehicle is highly increased, and the micro turbine generator(MTG) which is known to have high energy and power density is under development. MTG is designed to have air foil bearing and high speed rotor of which operating speed is 400,000rpm. In the development stage of high speed rotor and bearing, stability analysis for the full operational speed range is essential and the dynamic coefficients such as stiffness and damping coefficients of bearing depending on the rotational speed are required for that. Although perturbation method is usually used to identify the dynamic coefficients, it's not easy to give the perturbation to the high speed rotating rotor. In this study, we present the dynamic coefficients measurement system for air foil bearing which consists of electromagnets, gap sensors, high speed motor and controller. This measurement system can exert the sine sweep force to the rotor-bearing, measure the displacement of rotor and get FRF(Frequency response function) of rotor-bearing. The least square estimation method is applied to identify the dynamic coefficients of bearing from the measured frequency response at the different rpm and the identified dynamic coefficients for the wide rotational speed range are presented.

• 전기학회논문지
• /
• 제61권10호
• /
• pp.1542-1547
• /
• 2012

Asynchronous phenomenon occurs on the synchronous generators under power system when a generator's amplitude of electromagnetic force, phase angle, frequency and waveform etc become different from those of other synchronous generators which can follow instantly varying speed of turbine. Because the amplitude of electromagnetic force, phase frequency and waveform differ from those of other generators with which are to be put into parallel operation due to the change of excitation condition for load sharing and the sharing load change, if reactive current in the internal circuit circulates among generators, the efficiency varies and the stator winding of generators are overheated by resistance loss. When calculation method of protection settings and logic for protection of generator asynchronization will be recommended, a distance relay scheme is commonly used for backup protection. This scheme, called a step distance protection, is comprised of 3 steps for graded zones having different operating time. As for the conventional step distance protection scheme, zone 2 can exceed the ordinary coverage excessively in case of a transformer protection relay especially. In this case, there can be overlapped protection area from a backup protection relay and, therefore, malfunctions can occur when any fault occurs in the overlapped protection area. Distance relays and overcurrent relays are used for backup protection generally, and both relays have normally this problem, the maloperation, caused by a fault in the overlapped protection area. Corresponding to an IEEE standard, this problem can be solved with the modification of the operating time. On the other hand, in Korea, zones are modified to cope with this problem in some specific conditions. These two methods may not be obvious to handle this problem correctly because these methods, modifying the common rules, can cause another coordination problem. To overcome asynchronizing protection, this paper describes an improved backup protection coordination scheme using a new logic that will be suggested.

• 소음진동
• /
• 제5권4호
• /
• pp.543-553
• /
• 1995

Modern steam turbine generators are being built as a higher power and larger system, experiencing more frequent starts and stops of operation due to a constant change of power demands. Hence, they are inevitably more vulnerable to various vibrations, and more often exposed to the danger of sudden vibration accidents than ever before. Even under the circumstances, in order to secure the system reliability of steampower plants and there by to supply safely the public electricity, it is important to prevent a sudden vibration accident in one hand and even when it happens, to raise an operating efficiency of the plants throught swift and precise treatments in the other. In this study, an interactive vibration diagnostic system has been developed to make the on-site vibration diagnosis of steam turbine generators possible and convenient, utilizing a note-book PC. For this purpose, at first the principal vibration phenomena, such as various unbalance and unstable vibrations as well as rubbing, misalignment, and shaft crack vibrations, have been systematically classified as grouped parameters of vibration frequencies, amplitudes, phases, rotating speeds at the time of accident, and operating conditions or condition changes. A new complex vibration diagnostic table has been constructed from the causal relations between the characteristic parameters and the principal vibration phenomena. Then, the diagnostic system has been developed to screen and issue the corresponding vibration phenomena by assigning to each user-selected combination of characteristic parameters a unique characteristic vector and comparing this vector with a diagnostic vector of each vibration phenomenon based on the constructed diagnostic table. Moreover, the diagnostic system has a logic whose diagnosis may be performed successfully by inputing only some of the corresponding characteristic parameters without having to input all the parameters. The developed diagnostic system has been applied to perform the diagnosis of several real cases of steam turbine vibration accidents. And the results have been quite satisfactory.

• 한국기술사회:학술대회논문집
• /
• 한국기술사회 1996년도 한일 합동 심포지엄 원고
• /
• pp.76-102
• /
• 1996

북한은 전력부족난과 전기품질의 저하로 인하여 주요 생산기업에 지장을 주고 있으며, 노후 발전소의 성능저하도 함께 진행되고 있는 것으로 추정된다. 이에 대한 적절한 대책이 없는 한 그 상황은 더욱 악화될 전망이다. 한반도 에너지 개발기구(KEDO)가 추진하고 있는 경수로 원자력 발전기가 6～7년 후에 준공된다고 해도 이처럼 불안정한 전력계통에 병입되어 원활한 운전이 가능할런지 기대하기 곤란하다. 이러한 실정에서 \circled1 전력부족으로 주파수가 저하될 때 우선 순위가 낮은 부하를 제한하는 자동 부하제한 방식을 포함한 자동 주파수 제어 계통개선 \circled2 기존발전소 성능과 이용을 향상을 위한 재가동(Repowering) 등의 리 엔지니어링 \circled3 가스터빈 복합화력과 열병합발전(Co-generation) 등과 같이 건설기간이 짧고 비용이 적게 들며 송전 설비 건설도 불필요한 분산형 전원의 건설 \circled4 수력발전소와 조력발전소의 건설 \circled5 양수발전 등 전력에너지 저장설비의 개발 \circled6 송전전압격상과 배전방식개선 및 종합전력정보시스템 구축 \circled7 남ㆍ북한 전력계통 내지는 동북아시아 전력계통을 연계하는 평화망사업(Peace Network Project)등의 추진이 경수로 사업에 선행되어야 한다. 특히 러시아, 중국, 한국, 일본의 발전 에너지원 분포와 년간 부하곡선을 고려할 때 동북아시아 전력계통의 연계는 관련국 상호간에 에너지 환경과 경제적 측면에서 상당한 이득과 안정성을 강화해 줄 것이며, 기술발전과 평화공존에 크게 기여 할 것이다. 이를 위하여 관련국의 전력계통연계 전문가들이 참여하는 남\ulcorner북한전력 계통연계연합회(Co-Pia ; Co-rea Power Systems Interconnection Association)와 동북아지역전력 계통연합회(Near Pia=North-Eastern Asia Region Power Systems Interconnection Association)의 구성을 제안하는 바이다. 주요용어(Key Words): 자동주파수 제어(AFC), 리엔지니어링(Re-Engineering), 분산형 전원(Dispersed Generation System), 전력저장(Power Storage), 부하조절기(Load Conditioner), 수요관리(DSM) 연계(Interconnection), 인터시스템(Intersystem), 통합자원계획(IRP), 안전성 강화(Security Enhancement), 전력시장개방(Electricity Free Maket), 통일비용(Unification Expense, Unification Cost), 남ㆍ북한전력계통연계연합회(Co-Pia), 동북아지역전력 계통연계연합회(Nea,-Pia).

• 대한조선학회논문집
• /
• 제50권6호
• /
• pp.365-372
• /
• 2013

In this study, the flow characteristics and structural safety of a 500W class vertical-axis wind turbines(VAWT) for a fishing boat are investigated by numerical simulations. Guide vanes to increase the performance of the VAWT are investigated. And the best guide vane in the numerical simulations is applied to the VAWT. Also, modal analyses are performed to find out the natural frequencies of the VAWT, and the resonance safety of the VAWT is evaluated. The structural analysis of the VAWT is carried out by one-way FSI(Fluid Structure Interaction). And the results are used for the evaluation of structural safety according to IEC 61400-1 code. Finally, the possibility of the installation of the VAWT on the wheelhouse of a 9.77ton class fishing boat is checked. The results of the present research could be used as one of the fundamental data to design a VAWT for a fishing boat.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1990년도 추계학술대회논문집; 한양대학교, 서울; 24 Nov. 1990
• /
• pp.173-178
• /
• 1990

로터-베어링축계는 증기및 가스터빈, 터보 발전기, 압축기등 거의 모든 산업 기계류에서 동력 전달의 기본 도구로써 사용되고 있다. 즉 회전에 의한 동력 의전달은 비교적 간단히 대용량의 동력을 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 따라 회전기계류에 대한 연구는 산업 혁명 이후 꾸준히 발전되어 온바, 특히 근래에 들어와 산업기계류의 경쟁이 치열하여짐에 따라 산업기계류의 고정 밀화, 고속화, 고신뢰화 요구가 증대하고 있는 현실을 비추어 볼때, 산업 기 계류의 근간을 이루고 있는 로터-베어링 축계의 안정성을 포함한 진동에 관 한 문제는 회전기계류 설계의 주요 기술로써 연구.개발의 필요성이 매우 높 다 하겠다. 회전축계 진동 관련 연구는 두 분야로 대별될 수 있는데 언밸런 스(Unbalance)에 의한 Synchronous진동과 여러가지 원인에 의해 계의 불안 정성을 유발시키는 Nonsynchronous진동으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 이들 연구의 기본이 되는 회전축-베어링계 동특성 해석 프로그램을 개발하 였다. 여러가지 방법이 있으나 여기서는 Holzer가 비틀림 진동에 적용하고, Mykiestad(2)와 Prohl(3)에 의하여 회전축의 횡 진동에 적용된 이후 Lund(4) 등에 의하여 베어링의 영향등이 첨가된 전달 매트릭스 (Transfer Matrix) 방 법을 이용하여 임계속도(Critical Speed), 모우드 형태(Mode shapes)를 예측 하고 불안정 판정(Instability Criteria)등을 할 수 있는 프로그램을 개발하였 다. 특히 Murphy(1)의 다항식 방법(Polynomial Method)에 기본을 두어 기존 의 전달 매트릭스가 가지고 있던 반복, 수렴 시간 문제와 빠뜨리는 임계속도 예측에 대한 개선을 이루었으며 기존 논문과 실험 결과와의 비교 검토를 통 하여 개발된 프로그램의 신뢰성을 검토하였다. 특히, 각종 회전 기계의 소형 화, 경량화 추세에 따라 지반이나 케이싱이 경량이거나 유연하여 회전축과 동적으로 연성된 경우 회전축-베어링-지반으로 이루어진 2중구조의 회전축 계 동특성을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하므로서 회전 기계류의 진동 전반에 걸친 문제점에 대한 그 원인과 현상을 명확히 분석하여 국내의 전기 계류의 보다 신뢰성있는 설계 및 제작자료를 확보하는데 기여할 수 있게 하 였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제1권2호
• /
• pp.84-90
• /
• 1997

다목적으로 활용할 수 있는 분리축방식의 터보축 엔진 개발을 위한 정상상태 해석 프로그램의 개발과 함께 동일한 형식의 가스터빈엔진 시험장치를 이용한 실험을 통해 프로그램의 해석결과와 비교, 그 타당성을 입증하였다. 실험에 이용된 시험장치는 1단 원심형 압축기, 인통형 연소기, 1단 원심형 압축기 터어빈 및 동력 터어빈으로 구성되어 있으며 출력은 3상 교류발전기를 통해 획득된다. 해석에 사용된 주요 구성품의 성능곡선은 시험장치 제작자로부터 획득된 자료를 이용하였으며, 경우에 따라 시험장치를 이용한 실험을 통하여 보정하였다. 시험장치를 이용한 실험결과를 프로그램 해석결과와 비교한 결과, 시험장치의 운용제한에 의해 실제 작동영역이 제한되기는 했으나, 압력비, 출력 등 주요 변수들에서 6％ 미만의 오차를 보였다.