에너지관리 지원 서비스는 공장 내에서 일어나는 전력발전 및 전력할당을 데어터 분석 기법 등을 이용하여 효과적으로 관리하는 것을 목적으로 한다. 특히 그 중에서도 태양광, 풍력 등 친환경 에너지를 이용한 에너지관리 시스템은 비용절감 뿐만 아니라 환경보호 측면에서도 중요한 문제라 할 수 있다. 이들 친환경 에너지를 제대로 이용하기 위해서는 그들의 발전량을 정확히 예측할 필요가 있지만 현재의 시스템에는 가장 기본적인 예측법인 최근접 이웃법을 사용하고 있다. 최근접 이웃법의 경우 노이즈와 아웃라이어에 민감하다는 단점이 있기 때문에 이들 상황에 대처할 수 있는 보다 정교한 예측법이 필요하다.
본 연구에서는 대정해상풍력단지 설치 해역과 인근수역을 이용하는 선박교통량과 해상교통흐름의 패턴을 분석하고 단지 조성 후 합리적인 대체통항로 지정에 따른 교통량을 예측하였다. 또한 예측된 교통량을 근거하여 통항로별 통항안전성을 평가하고 검토함으로써 선박의 안전운항에 필요한 제반조건 및 대책을 제시하였다. 풍력단지 설치 해역과 인근수역의 해상교통흐름 패턴을 분석한 결과 총 8가지의 교통흐름으로 분류되었고, 연간 교통량은 8,975 척으로 예측되었다. 이를 근거로 단지 조성 후 4가지의 대체 통항로 지정에 따른 교통량을 예측하였다. 예측된 교통량과 SSPA의 동력선충돌모델을 이용하여 통항안전성을 평가한 결과 충돌 및 침로이탈확률에 관한 국내 안전기준 $10^{-4}$ 이하를 만족하므로 계획된 대체통항로가 유용함을 확인하였다.
풍력 발전 시스템을 설치하기 위해서는 사전에 타당성 조사가 반듯이 이루어져야 한다. 풍력자원 분석은 발전기 종별 발전량을 예측하여 효율적인 발전기(안전등급포함)를 선택할 수 있으며, 향후 발전기를 설치할 경우 선정지점의 지지 기반 및 기초공법에 관한 기초자료로 활용이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 12비트 분해 능력을 가지고 있는 DSP-f28335 마이크로 콘트롤러를 사용하여 IEC61400-1 국제기준에 준수하여 풍향, 풍속, 온도를 측정하고 저장이 가능한 풍력자원 분석장치를 개발하였다.
현재 국내에서 운용중인 풍력발전시스템은 국내 풍력자원에 대한 정확한 정보의 부재와 국내 풍황에 맞지 않는 국외 모델을 그대로 운용하는 등의 몇 가지 문제를 드러내었다. 본 연구의 목적은 국내 연안의 해상에서 한국형 해상풍력터빈을 설치하기 위한 잠재적 최적위치와 풍황자료 산출 최적화 알고리즘을 구현하는 것이다. 최적화 알고리즘은 얕은 수심 분포와 연안에서의 거리를 제약조건으로 하고 최대 에너지밀도를 가진 지점을 구하는 것으로 정식화하였다. 풍황자료 산출을 위해서 국내 연안의 해상 풍황자료를 포함하는 기상풍황자료를 통계적 모델로 분석하여 바람지도를 작성하였다. 이 바람지도를 이용하여 지질 통계학 분야의 관측기법인 크리깅 모델을 구성하고, 전역최적화기법인 유전자알고리즘을 이용하여 제약조건을 만족하는 최대에너지밀도값과 그 위치를 도출하였다. 수치최적화 결과 우리나라 풍력 자원의 대략적인 잠재량과 현황파악이 가능하였고, 해상풍력발전단지가 조성 가능한 개략적인 위치를 예측할 수 있었다.
본 연구에서는 신재생에너지의 큰 비중을 차지하고 있는 풍력발전의 ICT 환경을 조사하고 최신해킹사례를 분석하여, 예상되는 보안위협을 도출하였다. 이 중 가장 영향도가 높은 보안위협요소로 CSRF(Cross-Site Request Forgery) 공격을 선정하고 공격을 방어할 수 있는 인증강화모델을 제안하였다. 우선, 풍력발전 관련한 국제표준화 동향 및 대형제작사 구현실태를 살펴보고 CSRF 공격 예방을 위한 선행연구를 조사하였다. 선행연구의 이점을 접목하고 약점을 강화하여 재인증, CAPTCHA, OTP(One Time Password)와 같은 인증방식을 주요명령수행 구간에 임의로 표출시켜 인증시점의 불확실성(Entropy)을 높여 공격자가 쉽게 예측하지 못하도록 하였다. 명령수행과정의 일관성(고정성)이 매회 변화되므로 고정화된 형태의 CSRF 공격을 예방할 수 있다.
본 논문에서는 풍력발전시스템의 정상 및 과도 응답과 같은 동적 거동 분석은 물론 피치제어 시스템의 성능 예측을 위하여 개발된 시뮬레이션 소프트웨어의 검증을 위하여 실제 현장에서 측정한 자료와 비교 검증을 수행하였고 실제와 유사하도록 시스템 모델링 및 소프트웨어의 개선 방향을 제시함으로써 향후 본 연구를 통하여 개발한 소프트웨어의 유용성을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 소음을 저감하고 구조적 안전도를 향상시키기 위하여 10kW급 소형 복합재 풍력터빈 블레이드를 해석, 설계하였다. 풍력터빈 블레이드 설계의 기본 사항에 맞추어 블레이드의 스팬 길이는 약 4m, 중량은 30kg 내외가 되도록 설정하였다. 풍력발전기용 블레이드는 경량화가 중요하므로 유리섬유복합재 (glass fiber reinforce pastics), 탄소섬유복합재 (carbon fiber reinforced plastics)가 사용되었다. 본 설계에서는 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD(UIN150c), E-glass 등을 사용하였다. 상용 유한요소 프로그램인 NASTRAN을 이용해 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD (UIN150c)의 탄소섬유복합재만으로 구성된 블레이드 구조해석을 수행한 결과 중량 조건 및 강도의 안전도는 충족되었으나, 높은 가격을 감안하여 E-glass와 조합하여 블레이드를 재설계할 예정이다. 이번 설계는 소형 풍력발전용 블레이드 설계이므로 좌굴은 고려하지 않았으며, 향후 필요에 따라서 좌굴 및 피로해석도 수행하여 검증할 예정이다. 그리고 블레이드가 복합재로 구성되면 감쇠력이 감소할 가능성이 있다. 탄소섬유복합재로만 구성된 블레이드 구조해석에서도 최대 40cm의 변형이 예측되었으며, 감쇠값 저하 문제도 고려하여야 될 것 같아 BEMT (Blade Element Momentum Theory) 공력모델을 이용해 구조-유체 연성 결합 해석을 수행할 계획이다.
오래 전부터 지속적으로 제기된 기후변화에 의한 문제들은 전 세계적인 문제점으로 언급되고 있다. 이러한 환경적 위기에 처한 각 나라들의 대처방법 중에 하나는 친환경적이고 지속가능한 발전 설비를 마련하기 위한 노력과 연구를 진행하고 있다는 것이다. 그중에서 풍력을 이용한 발전은 해외 선진국에서 오래 전부터 개발되어 발전해 오고 있고 우리나라 역시 최근에 풍력 발전에 관심을 갖고 기술개발에 노력을 기울이고 있다. 이러한 실정에서 우리나라 지역의 풍력에 대한 분석 및 예측은 천연자원의 적절한 이용이라는 관점에서 매우 중요한 연구라고 할 수 있겠다. 본 논문에서는 기상청에서 제공하는 풍속 측정 자료로 선형회귀모형에 근간을 둔 추정방법을 이용하여 주요도서지역을 제외한 남한지역의 공간적 특성을 파악할 수 있는 적절한 모형을 찾고 각 모형의 비교를 실시하였다. 이 결과를 바탕으로 남한지역의 풍속 예측지도를 구성하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1170-1179
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2009
본 연구의 목적은 수평축 풍력터빈인 NREL Phase VI를 대상으로 ANSYS FLUENT에서 제공하는 LES와 FW-H 상사식을 이용하여 풍력발전기로부터 방사되는 저주파 공력소음을 수치적으로 예측하는 것이다. 풍력발전기 공력소음에 관한 어떠한 실험적 자료가 존재하지 않으므로, 먼저 정격풍속에서 토크와 출력 등의 공력성능 수치결과를 실험결과와 비교하여 소음원 예측의 타당성을 검증한 후, 풍속 변화에 따른 공력소음 특성을 분석하였다. 그 결과 수치성능결과는 약0.8%이내에서 실험결과와 잘 일치하였다. 풍속이 증가함에 따라 사극자와 이극자에 의한 총음압레벨은 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 풍력터빈 허브중심으로부터 거리가 증가함에 따라 원방에서는 $r^{-1}$, 근방에서는 $r^{-2}$에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 거리가 두배 증가함에 따른 총음압레벨은 약 6dB 감소하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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