• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.190.1-190.1
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• 2010

풍력자원평가를 위해 풍력단지 개발대상지의 국지풍황 대표지점에 설치하는 풍황탑(met-tower 또는 풍황마스트; met-mast)은 모노폴(monopole), 삼각단면 트러스 또는 사각단면 트러스 구조를 갖는다. 풍향계 및 풍속계는 이러한 지지구조물에 의한 풍속의 교란 또는 차폐영향을 최소화하기 위하여 긴 붐(boom)의 끝단에 설치되지만 계측기가 풍황탑의 직후방 후류영역에 놓이게 될 경우 차폐영향을 완전히 피하기는 어렵다. 저자들의 선행연구에 따르면 풍황탑 차폐영향은 평균풍력밀도의 경우 2.5% 이상의 오차를 유발할 수 있으므로 풍력자원평가 시 필히 고려되어야 할 불확도 요인인 것이다. 이에 한국에너지기술연구원에서는 풍황탑 주위의 대기유동장을 전산유동해석을 이용하여 차폐영향의 정도를 정량적으로 수치모사함으로써 이를 보정하는 기술을 개발한 바 있다(현재 특허심사 중). KIER-$ShadeFree^{TM}$는 이 특허기술을 프로그램화 한 것으로, 시범적으로 다수의 풍황탑 풍력자원 측정자료에 적용하여 상당한 보정효과에 의한 풍력자원평가의 정확도 향상효과를 볼 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.35.1-35.1
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• 2011

When the wind speed is measured by the met-mast sensor it is distorted due to the shadow effect of tower. In this paper the tower shadow effect is analyzed by a computational fluid dynamics code. First three dimensional modeling and flow analysis of the met-mast system were performed. The results were compared with the available experimental wind-tunnel test data to confirm the validity of the meshes and turbulence model. Two-dimensional model was then developed based on the three-dimensional works and experimental data. 2D analysis for various Reynolds numbers and turbulence strengths were then performed to establish the tower shadow effect database, which can be utilized as correction factors for the measured wind energy.

• 풍력에너지저널
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• 제4권2호
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• pp.34-39
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• 2013

The wind resource assessment for measured wind data over 1 year by using the meteorological mast should be a prerequisite for business feasibility of the wind farm development. Even though the direction of boom mounting the wind vane and anemometer is carefully engineered to escape the interference of wakes generated from the met-mast structures, the shadow effect is not completely avoided due to seasonal winds in the Korean Peninsula. The shadow effect should be properly calibrated because it is able to distort the wind resources. In this study a calibration method is introduced for the measured wind data at Julpo in Jeonbuk Province. Each sectoral terrain conditions along the selected wind direction nearby the met-mast is investigated, and the distorted wind data due to shadow effects can be calibrated effectively. The correction factor is adopted for quantitative calibration by carrying out the WindSim analysis.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권1호
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• pp.1-6
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• 2013

It is difficult to avoid measurement errors caused by the shading effect of the meteorological tower, which is used for wind resource assessment according to the IEC Standard. This paper presents a validation of the computational flow analysis results by comparing the results with the wind tunnel experiment conducted for Reynolds numbers in the $10^4$ to $10^5$ range, for the preparation of a database for use in an automatic method of correcting met-tower shading errors. A three-dimensional simulation employing the MP (Modified Production) $k-{\varepsilon}$ turbulence model predicted a wind speed deficit in the wake region according to minimum wind speed ratio, within an MAE (Mean Absolute Error) of 2.4%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.185.1-185.1
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• 2010

원격탐사(remote sensing)란 관측 대상과의 접촉 없이 멀리서 정보를 얻어내는 기술을 말한다. 기상관측분야에는 이미 소다(SODAR) 장비가 폭넓게 사용되거 왔으나 최근 풍력자원평가(wind resource assessment)를 위한 풍황측정에 SODAR와 더불어 라이다(LIDAR)가 적극적으로 활용되기 시작하고 있다. 참고로 SODAR(SOnic Detection And Ranging)는 수직 및 동서 남북 방향으로 음파를 발생시키고 대기유동에 의해 산란 반사된 에코를 수신하여 진동수 변화와 반사에코 강도를 측정하여 각 방향의 에코자료를 벡터 합성함으로써 풍향 및 풍속을 산출하는 원리이다. 반면 LIDAR(Light Detection And Ranging)는 비교적 최근에 풍황측정 용도로 개발된 레이저 탐지에 바탕을 둔 원거리 센서로, 공기입자(먼지, 수증기, 구름, 안개, 오염물질 등)에 의해 산란된 레이저 발산의 도플러 쉬프트(Doppler shift)를 이용하여 풍향 및 풍속을 측정하는 원격탐사 장비이다. 풍력자원평가 측면에서 라이다는 그 정확도가 IEC61400-12에 의거한 풍황탑(met-mast) 측정자료 다수와의 비교검증 실측평가(Albers et al., 2009)를 통하여 입증된 바 있다. 한편 한국에너지기술연구원에서 운용 중인 라이다 시스템은 그림 1의 우측 그림과 같이 1초에 $360^{\circ}$를 스캔하여 50지점에서 반사되는 레이저를 스펙트럼으로 측정하되 설정된 관측높이에서 풍속은 샘플링 부피(sampling volume)의 평균값으로 정의된다. 그런데 샘플링 부피는 설정된 관측높이로부터 상하 12.5m, 총 25m의 높이구간에서 관측한 스펙트럼의 평균값을 그 중앙지점에서의 풍속으로 환산하는 알고리듬(algorithm)을 채택하고 있다. 따라서 비선형적으로 변화하는 풍속연직분포 관측 시 풍속환산 알고리듬에 의한 측정오차가 개입될 가능성이 존재하는 것이다. 이에 본 연구에서는 라이다에 의한 풍속연직분포 측정 시 샘플링 부피의 구간 평균화 과정에서 발생하는 불확도(uncertainty)를 정량적으로 분석함으로써 라이다에 의한 풍속연직분포 관측의 불확도를 정량평가하고자 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권6호
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• pp.545-550
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• 2012

풍력발전 단지의 설계시 풍력 자원 평가 과정은 필수적인 과정이다. 풍력 자원 평가를 위해 장기풍황(20년)자료를 이용하여야 하지만 장기간 관측하는 것은 어렵기 때문에 예정지의 1년 이상의 관측데이터로 평가를 실시하였다. 예정지의 단기 풍황탑(Met-Mast; Meteorology Mast) 자료를 주변의 장기관측 자료인 자동기상관측(AWS; Automatic Weather Station)데이터를 이용하여 수학적 보간법으로 예정지의 데이터를 장기 데이터로 변환한 것을 MCP(Measure-Correlative-Predict)기법이라 한다. 본 연구에서는 MCP기법 중 선형 회계방법을 적용하였다. 선택된 MCP 회귀 모델식에 따라 제주 북동부 구좌지역의 AWS데이터를 제주 북동부 한동 지역의 Met-mast 데이터에 적용하여 연간 에너지 생산량을 예측 하였다. 예정지의 단기 풍황을 이용하였을 때와 보정된 장기 풍황을 이용하여 때 연간 에너지 생산량을 비교하였다. 그 결과 연간 약 3.6 %의 예측오차를 보였고, 이는 연간 약 271 MW의 에너지 생산량의 차이를 의미한다. 풍력발전기의 생애주기인 20년을 비교 하였을 때 약 5,420 MW의 차이를 나타내었으며, 이는 약 9개월 정도의 에너지 생산량과 비슷한 수준이다. 결과적으로, 제안 된 선형 회귀 MCP 방법을 이용하는 것이 단기관측 자료를 통한 불확식성을 제거하는 합리적인 방법으로 판단된다.

• 한국측량학회지
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• 제30권3호
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• pp.295-303
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• 2012

풍력발전 단지의 수익성 평가를 위해 연간 에너지 생산량(AEP ; Annual Energy Production)의 계산이 중요하다. AEP를 계산하기 위해서는 바람의 확률밀도함수(PDF ; Probability Density Function)와 풍력발전기의 발전곡선(PC; Power Curve)이 필요하며, AEP 예측의 정확성을 향상시키기 위해서는 허브 높이에서의 PDF예측과 그 높이의 공기밀도에 따른 풍력발전기 PC의 결정이 중요하다. 본 연구에서는 제주도 한동, 평대의 실관측 풍황탑(met mast) 자료를 이용하였으며 풍속의 PDF를 Weibull 분포 함수로 가정 하였고 Weibull 함수의 파라미터의 값이 높이에 따라 변화하는 양상을 확인하였다. Weibul 함수의 계산은 모멘트법과 LN-least법을 사용하였으며, 모멘트법과 LN-least법에 의한 형상계수의 경우 높이의 증가에 따라 변화를 보이지 않았고 평균값에서 ${\pm}0.1$의 변화 패턴을 보였다. 척도계수의 경우 높이가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였으며 지형별 분류에 따른 높이별 척도계수의 기울기는 확연한 차이를 보이고 있었다. 60m 높이에서 관측된 바람의 상대도수와 관측 값의 높이 보정에 의한 공기밀도와 일반식에 의한 공기밀도를 각각 계산하여 그 결과에 대응하는PC를 선택하여 AEP차이를 계산하였다.