• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.546-549
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• 2009

풍력을 이용한 풍력발전기의 효율적 전력변환 시스템을 연구개발하기 위해서는 바람의 특성을 실내에서 정확히 구현할 수 있는 모의시험장치인 시뮬레이터가 요구된다. 모의시험장치는 바람을 받아 회전하는 블레이드 대신 풍속 값을 입력하여 전동기가 발전기에 토오크(torque)를 공급하게 된다. 모의시험장치를 설계하고 구현에 있어서 중요한 요소는 블라인드의 관성시정수와 축소모델인 5.83kW 모델 발전기 설계제작 그리고 고효율의 전력변환장치 설계 및 인버터 특성 알고리즘 구현이다. 본 논문은 2MW Gearless형 풍력발전기 KBP-2000M을 400:1 축소하여 제작한 모의실험장치에 최고의 출력 파워를 얻도록 Pitch Control 알고리즘을 적용한 측정 결과를 소개한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.12
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• pp.1489-1495
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• 2012

In this study, we perform the structural analysis of a floating offshore wind turbine tower by considering the dynamic response of the floating platform. A multibody system consisting of three blades, a hub, a nacelle, the platform, and the tower is used to model the floating wind turbine. The blades and the tower are modeled as flexible bodies using three-dimensional beam elements. The aerodynamic force on the blades is calculated by the Blade Element Momentum (BEM) theory with hub rotation. The hydrostatic, hydrodynamic, and mooring forces are considered for the platform. The structural dynamic responses of the tower are simulated by numerically solving the equations of motion. From the simulation results, the time history of the internal forces at the nodes, such as the bending moment and stress, are obtained. In conclusion, the internal forces are compared with those obtained from static analysis to assess the effects of wave loads on the structural stability of the tower.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.11 no.6
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• pp.42-49
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• 2017

A 10kw wind turbine blade aerodynamic design was carried out using the self-developed program AeroDA. The concept, basic shape, and optimization were designed and verified. A performance analysis was carried out and the key factors in each design stage are summarized. In addition, a guide for the placement of cross-section airfoils constituting the blades is presented, and the importance of the stall margin test as a method of verifying aerodynamic design is summarized. In order to verify the design program AeroDA, we compared the results of the performance analysis with a specialized program DNVGL_Bladed.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.472-473
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• 2014

본 논문에서는 직렬운전 소형풍력발전시스템의 해석 방법과 최대 파워를 추종하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)기법을 제안한다. 소형풍력 발전시스템은 개별 발전기에서 생성되는 역기전력이 낮아 배터리 충전과 같은 독립적인 부하에 전원을 공급하는 용도로 쓰이나 발전기를 N개 직렬연결하면 계통연계가 가능하다. 일반적인 풍력발전 시스템에서의 블레이드 출력은 출력 계수($C_p$) 곡선의 형태에 의해서 결정되고, 출력계수 곡선은 주속비(${\lambda}$)의 함수로 표현된다. N개의 발전기를 직렬연결 하는 경우 각기 다른 풍속에 대하여 출력파워 해석이 곤란하므로, 직렬 운전 시 발전기토크를 기준으로 한 해석과 이에 적합한 MPPT 방법을 제안한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.2
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• pp.134-143
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• 2014

A significant degradation in the aerodynamic performance of wind turbine system can occur by ice accretion on the surface of blades operated in cold climate. The ice accretion can result in performance loss, overloading due to delayed stall, excessive vibration associated with mass imbalance, ice shedding, instrumental measurement errors, and, in worst case, wind turbine system shutdown. In this study, the effects of ice accretions on the aerodynamic characteristics of wind turbine blade sections are investigated on the basis of modern CFD method. In addition, the computational results are used to predict the performance of three-dimensional wind turbine blade system through the blade element momentum method. It is shown that the thickness of ice accretion increases from the root to the tip and the effects of icing conditions such as relative wind velocity play significant role in the shape of ice accretion.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.16 no.4
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• pp.239-247
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• 2013

Recently renewable energy such as offshore wind energy takes a higher interest due to the depletion of fossil fuel and the environmental pollution. This paper deals with multi-body dynamics (MBD) analysis technique for offshore wind turbine system considering aerodynamic loads and Thevenin equation used for determination of electric generator torque. Dynamic responses of 5MW offshore wind turbine system are evaluated via the MBD analysis, and the system is the horizontal axis wind turbine (HAWT) which generates electricity from the three blades horizontally installed at upwind direction. The aerodynamic loads acting on the blades are computed by AeroDyn code, which is capable of accommodating a generalized dynamic wake using blade element momentum (BEM) theory. In order that the characteristics of dynamic loads and torques on the main joint parts of offshore wind turbine system are simulated similarly such an actual system, flexible body modeling including the actual structural properties are applied for both blade and tower in the multi-body dynamics model.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.10
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• pp.1147-1154
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• 2012

In this study, a method for designing blade pitch and generator torque controllers for a wind turbine generator is presented. This method consists of two steps. First, the Lyapunov stability theory is used to obtain nonlinear control laws that can regulate the rotor speed and the power output at all operating ranges. The blade pitch controller is chosen such that it always decreases a positive definite function that represents the error in rotor speed control. Similarly, the generator torque controller always decreases a positive definite function that reflects the error in power output control. Then, the simulation-based optimization technique is used to tune the design parameters. The controller design procedure and simulation results are presented using the widely adopted two-mass model of the wind turbine.

• Composites Research
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• v.22 no.1
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• pp.22-31
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• 2009

Recently the wind energy has been alternatively used as a renewable energy resource instead of the mostly used fossil fuel due to its lack and environmental issues. This work is to propose a structural design and analysis procedure for development of the 500W class small wind turbine system which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. The wind turbine blade was performed structural analysis including stress, deformation, buckling, vibration and fatigue. In addition, the blade should be safe from the impact damage due to FOD(Foreign Object Damage) including the bird strike. MSC.Dytran was used in order to analyze the bird strike penomena on the blade, and the applied method Arbitrary Lagrangian-Eulerian was evaluated by comparison with the previous study results. Finally, the structural test was carried out and its test results were compared with the estimated results for evaluation of the designed structure.

• 기계와재료
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• v.21 no.2
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• pp.50-73
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• 2009

본 고는 중대형 풍력터빈의 핵심부품인 로터 블레이드, 대형베어링, 증속기, 발전기, 전략변환장치, 타워 등에 사용되는 주요재료에 대한 설명과 제조방법 및 평가 방법 등에 대해 다루어 졌다. 일반적으로 풍력터빈을 구성하는 소재는 금속소재와 비금속재료로 구분되며, 비금속재료는 대부분 복합재료로써 풍력 블레이드에 적용되고 있다. 현재 육상용 풍력터빈의 한계를 극복하기 위한 대안으로, 해상용 풍력터빈에 대한 관심이 집중되고 있으며, 이러한 극지 해상의 대형 시스템에 활용되고 있는 금속소재의 경우, 고강도, 저온인성, 내피로, 내식성 등이 우수한 강재를 요구하기에 이르렀다. 이에 따라, 여러 소재 측면의 요구를 충족하기 위한 소재설계의 비중이 점차 고조되고 있으며, 이러한 시점에 본 고를 통해 풍력터빈에 활용되고 있는 소재의 전반적인 내용과 관련 소재부품의 제조 및 평가 방법등의 이해를 돕고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.244-252
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• 2005

석유 및 석탄 에너지의 고갈에 대비해 향후 지속 가능한 대체 에너지원으로 세계 각국은 다양한 에너지원의 개발에 총력을 기울이고 있으며, 그 중의 하나가 풍력 발전 시스템이다. 이러한 풍력 발전 시스템은 현재 단위 시간당의 출력 효율이 높은 MW급 시스템 개발이 주를 이루고 있어 단위 출력당 에너지 생산 비용이 높은 도서 벽지 및 독립 전원 지역용의 풍력 발전 시스템의 개발이 절실하다. 이에 본 과제에서는 향후 도서 벽지 및 독립 전원 지역에 활용 될 수 있는 100kW급 풍력 발전 시스템 개발 과정중 개념 설계 및 기본 설계 과정을 기술 하였다.