• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.52-58
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• 2011

In this study, the design and verification of 6 kW class lift-type vertical-axis wind turbine (VAWT) has been conducted using advanced CAE technique based on computational fluid dynamics (CFD), finite element method (FEM), and computational structural dynamics (CSD). Designed aerodynamic performance of the VAWT model is tested using unsteady CFD method. Designed structural safety is also tested through the evaluation of maximum induced stress level and resonance characteristics using FEM and CSD methods. It is importantly shown that the effect of master eccentricity due to rotational inertia needs to be carefully considered to additionally investigate dynamic stress and deformation level of the designed VAWT system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.663-670
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• 2011

In this study, the design and verification of 6kW class lift-type vertical-axis wind turbine (VAWT) has been conducted using advanced CAE technique based on computational fluid dynamics (CFD), finite element method (FEM), and computational structural dynamics (CSD). Designed aerodynamic performance of the VAWT model is tested using unsteady CFD method. Designed structural safety is also tested through the evaluation of maximum induced stress level and resonance characteristics using FEM and CSD methods. It is importantly shown that the effect of master eccentricity due to rotational inertia needs to be carefully considered to additionally investigate dynamic stress and deformation level of the designed VAWT system.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.675-680
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• 2012

전 세계적으로 풍력발전은 전력생산을 위해 사용되는 신재생 에너지원 중 가장 빨리 성장하고 있는 분야로 새로 건설되는 풍력발전단지는 전체 전력 생산량에서 많은 부분을 차지해가고 있다. 풍력발전단지의 설치 증가는 더욱 효율적인 운영과 유지보수에 대한 기술 개발을 요구하게 된다. CMS(Condition Monitoring System)는 풍력발전 시스템의 효율적 운영을 가능케 하는 중요한 도구로 운영자에게 기계의 운전 상태에 대한 정보를 제공함과 동시에 유지보수와 관련된 체계적인 정보를 제공한다. 이에 본 연구에서는 풍력발전기의 너셀에 부착된 가속도 센서로부터의 신호에 대한 FFT 분석을 통해 풍력발전기에서 발생될 수 있는 블레이드의 질량 불평형 및 공력 비대칭의 검출을 가능케 하는 진단기법을 제안하고자 하며 제안된 기법의 유용성 확인을 위해 3W급 소형 풍력발전기에의 적용을 통해 제안된 기법의 유용성을 확인하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권6호
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• pp.42-49
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• 2017

풍력 발전기 블레이드 공력 설계 프로세스를 정리하고 자체 개발한 프로그램을 이용하여 10kw 블레이드 공력 형상 설계를 진행하였다. 개념설계, 기본 형상 설계, 최적화 설계, 설계 검증 및 성능 해석순으로 진행하였으며, 각 설계 단계에서 중요한 설계 인자에 대해서 정리하였다. 또한 블레이드를 구성하는 단면 익형의 배치에 대한 가이드를 제시하였으며, 공력 설계를 검증하는 방법으로 stall margin 확인의 중요성에 대해서 정리하였다. 자체 개발한 설계 프로그램의 결과를 BEMT 기반의 전문 프로그램 DNVGL Bladed의 성능 해석 결과와 비교하여 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.609-617
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• 2014

풍력터빈 블레이드의 가변 피치제어는 풍력발전기의 과풍속 영역 설계에 있어 중요한 요소로 알려져 있으나 원가문제 때문에 소형 풍력터빈에는 적용되지 못하고 실속제어가 많이 적용되고 있다. 하지만, 블레이드 주변의 난류 때문에 설계된 실속이 구현되지 않는 실속지연 현상이 종종 발생되고, 이에 따른 풍력 블레이드의 과회전과 발전기의 과출력 위험이 발생하고 있다. 이에 따라 블레이드에서 발생되는 공력으로 피치가 변하고 스프링의 복원력으로 복귀되는 수동형 피치제어 모듈이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 회전하는 블레이드의 익형에서 발생되는 양력과 항력을 이용하여 회전면으로 작용되는 토크와 블레이드의 Flap 방향으로 작용되는 추력을 계산하는 방법을 제시하고, 이러한 힘들의 크기를 여러 가지 익형에 대해 비교하였으며, 블레이드의 피치모멘트를 정량적으로 산출하여 수동 피치제어 모듈의 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.465-465
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• 2009

Wind power is one of the most reliable renewable energy sources and the installed wind turbine capacities are increasing radically every year. Although wind power has been favored by the public in general, the problem with the impact of wind turbine noise on people living in the vicinity of the turbines has been increased. Low noise wind turbine design is becoming more important as noise is spreading more adverse effect of wind turbine to public. This paper demonstrates the design of 10 kW class wind turbines, each of three blades, a rotor diameter 6.4m, a rated rotating speed 200 rpm and a rated wind speed 10 m/s. The optimized airfoil is dedicated for the 75% spanwise position because the dominant source of a wind turbine blade has been known as trailing edge noise from the outer 25% of the blade. Numerical computations are performed for incompressible flow and for Mach number at 0.145 and for Reynolds numbers at $1.02{\times}10^6$ with a lift performance, which is resistant to surface contamination and turbulence intensity. The objective in the low design process is to reduce noise emission, while sustaining high aerodynamic efficiency. Dominant broadband noise sources are predicted by semi-empirical formulas composed of the groundwork by Brooks et al. and Lowson associated with typical wind turbine operation conditions. During the airfoil redesign process, the aerodynamic performance is analyzed to minimize the wind turbine power loss. The results obtained from the design process show that the design method is capable of designing airfoils with reduced noise using a commercial 10 kW class wind turbine blade airfoil as a basis. The new optimized airfoil clearly indicates reduction of total SPL about 3 dB and higher aerodynamic performance.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.431-434
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• 2009

Conceptual study of an open-circuit type low-speed wind tunnel for test of wind turbine blade is conducted. The tunnel is constituted of a settling chamber, a contraction, closed and open test sections, a diffuser, two corners, a cross leg and a fan and motor. For the performance test, the closed test section width of 1.8 m, height of 1.8 m and length of 5.25 m is selected. The open test section with dimension width of 1.8 m, height of 1.8 m and length of 4.14 m is adopted for aeroacoustic test. The contraction ratio is 9 to 1 and maximum speed in the closed test section is 67 m/sec. Input power in the tunnel is about 238 kW and its energy ratio is 3.6. The wind tunnel designed in present study will be an effective tool in research and development of wind turbine.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.629-635
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• 2014

This paper presents annual energy production (AEP) by a 1.5kW wind turbine due to be installed in Deokjeok-Do island. Local wind data is determined by geometric shape of Deokjeok-Do island and annual wind data from Korea Institute of Energy Research at three places considered to be installed the wind turbine. Numerical simulation using WindSim is performed to obtain flow pattern for the whole island. The length of each computation grid is 40 m, and k-e turbulence model is imposed. AEP is determined by the power curve of the wind turbine and the local wind data obtained from numerical simulation. To capture the more detailed flow pattern at the specific local region, Urumsil-maul inside the island, fine mesh having the grid length of 10m is evaluated. It is noted that the input data for numerical simulation to the local region is used the wind data obtained by the numerical results for the whole island. From the numerical analysis, it is found that a local AEP at the Urumsil-maul has almost same value of 1.72 MWh regardless the grid resolutions used in the present calculation. It is noted that relatively fine mesh used for local region is effective to understand the flow pattern clearly.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.558-565
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• 2013

This paper presents how to determine AEP(Annual Energy Production) by a small wind turbine in DuckjeokDo island. Evaluation of AEP is introduced to make a self-contained island including renewable energy sources of wind, solar, and tidal energy. To determine the AEP in DuckjeokDo island, a local wind data is analyzed using the annual wind data from Korea Institute of Energy Research firstly. After the wind data is separated in 12-direction, a mean wind speed at each direction is determined. And then, a small wind turbine power curve is selected by introducing the capacity of a small wind turbine and the energy production of the wind turbine according to each wind direction. Finally, total annual wind energy production for each small wind turbine can be evaluated using the local wind density and local energy production considering a mechanical energy loss. Throughout the analytic study, it is found that the AEP of DuckjeokDo island is about 2.02MWh/y and 3.47MWh/y per a 1kW small wind turbine installed at the altitude of 10 m and 21m, respectively.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.266-273
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• 2015

본 연구에서는 국내 서해안의 해상풍력 발전을 위한 적지를 검토하기 위해 기상청에서 제공하는 6개 지점(서수도, 가대암, 십이동파, 갈매여, 해수서, 지귀도)의 2014년 연간 풍속 자료를 수집하고 이를 분석하였다. 관측된 풍속 자료는 Rayleigh 모델과 Weibull 모델에 적합하였으며, 풍속 출현빈도에 따라 연간 부존량을 추정하였다. 풍력발전기 모델로는 GWE-3kH(3 kW급) 터빈과 GWE-10KU (10 kW급) 터빈을 선정하였으며 이의 성능곡선을 이용하였다. 그 결과, 서수도, 가대암, 십이동파, 갈매여, 해수서, 지귀도의 연평균 풍속은 각각 4.60, 4.5, 5.00, 5.13, 5.51, 5.90 m/s로 나타났으며, 연간 발전량은 10,622.752, 11,313.05, 13,509.41, 14,899.55, 17,106.13, 19,660.85kWh로 나타났다. 6개 지점의 연평균에너지 밀도는 전체적으로 poor와 marginal 계급으로 나타났으며, 터빈 이용률은 지귀도가 22.44%로 가장 높게 나타났다.