• 한국통신학회논문지
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• 제42권1호
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• pp.88-97
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• 2017

With the increasing of the penetration rate of large-scale wind farms, a reliable, highly available and cost-effective communication network is needed. As the failure of a WF communication network will significantly impact the control and real-time monitoring of wind turbines, network reliability should be considered into the WF design process. This paper analyzes the network reliability of different WF configurations for the Southwest Offshore project that is located in Korea. The WF consists of 20 WTs with a total capacity of 60 MW. In this paper, the performance is compared according to a variety of indices such as network unavailability, mean downtime and network cost. To increase the network reliability, partial protection and full protection were investigated as strategies that can overcome the impact of a single point of failure. Furthermore, the reliability performances of different network architectures are analyzed, evaluated and compared.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.59-66
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• 2013

현재 해상풍력시스템의 거동 해석은 지반을 고정단으로 가정한 채로 수행하는 것이 일반적이라고 알려져 있다. 지반의 연성이 고려될 경우 해상풍력시스템의 고유 주파수뿐만 아니라 기초구조물 설계를 위한 하중 또한 변화할 것이라고 예상되나, 이에 대한 연구는 아직 미미한 실정이다. 이에 따라, 본 연구는 기초구조물의 연성을 고려하여 시스템 해석을 수행할 경우 시스템의 고유 주파수와 하중의 변화를 살펴보기 위한 목적으로 수행되었다. 해상풍력시스템의 해석을 위하여 풍력발전기 해석프로그램인 GH-Bladed를 활용하였으며, 해석 시에는 coupled spring 모델과 winkler spring 모델을 활용하여 기초구조물의 연성효과를 고려하였다. 해석결과 지반의 연성 고려방안 중 winkler spring 모델을 적용하여 산정한 시스템 1차모드 및 하중이 지반을 고정단으로 가정한 해석결과와 비교하여 감소하는 것을 확인하였으며, 이를 통하여 지반의 연성이 시스템의 거동에 미치는 영향을 관찰하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권2호
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• pp.60-65
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• 2014

A meteorological(met) tower is the first structure installed during the planning stages of offshore wind farm. The purpose of this paper is to design the met tower with tripod bucket type support structure and to install the sensors. The support structure consist of a central steel shaft connected to three cylindrical steel suction buckets which is more cheaper than monopile or jacket type. And the remote wind condition sensors and marine monitoring equipment, including adcp, pressure type tide gauge, wave height sensors, and scour sensors, remote power supply are installed. The manufactured met tower constructed on sea area which is in front of Gasa island. All of functions of met tower showed normal operation conditions and the wind data got by remote data collection system successfully.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.394-401
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• 2021

신재생에너지 신규설비 보급이 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 그중 개발 확장성이 풍부하고 생산유발계수가 큰 해상풍력 시장이 급성장하고 있다. 특히 서남해 권역은 최고 수준의 해상풍력 잠재량을 보유하고 있으며, 관련 프로젝트들이 추진 중이다. 본 연구는 점토층 지반에 효과적인 해상풍력 하부구조물의 개발에 있어 EUROCODE에 의한 구조물의 설계 절차를 제시하고 구조 안전성을 고찰하여 관련 기술 분야에 이바지함을 목표로 한다. 선행연구에서는 풍력발전기 용량이 5MW급을 주요 대상으로 하였으나, 서남해 해상풍력발전기 시장의 기술 추세에 부합하는 발전 용량 8MW급을 연구 모델로 선정하였다. 이에 본 연구에서는 서남해 지질 조건에 부합하는 하부구조물을 개발하고, 구조 안전성을 유한요소법을 활용하여 검증하였다. 초기 설계안에서 일부 구간을 보강하여 구조 안전성을 확보하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여, 향후 다양한 형태의 하부구조물에 대한 구조 안전성 평가가 가능하며, 전문화된 구조 설계 및 평가 기준을 확립하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권3호
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• pp.827-834
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• 2014

In order to meet the low voltage ride-through requirement in a grid code, a wind power plant (WPP) has to stay connected to a grid, supporting the voltage recovery for a grid fault. To do this, a plant-level controller as well as a wind generator (WG) controller is essential. The dynamic response of a WPP should be analyzed in order to design a plant-level controller. The dynamic response of a WPP for a grid fault is the collective response of all WGs, which depends on the wind speed approaching the WG. Thus, the dynamic response of a WPP should be analyzed by taking the wake effect into consideration, because different wind speeds at WGs will result in different responses of the WPP. This paper analyzes the response of a doubly fed induction generator (DFIG)-based offshore WPP with a grid fault taking into account the wake effect. To obtain the approaching wind speed of a WG in a WPP, we considered the cumulative impact of multiple shadowing and the effect of the wind direction. The voltage, reactive power, and active power at the point of common coupling of a 100 MW DFIG-based offshore WPP were analyzed during and after a grid fault under various wind and fault conditions using an EMTP-RV simulator. The results clearly demonstrate that not considering the wake effect leads to significantly different results, particularly for the reactive power and active power, which could potentially lead to incorrect conclusions and / or control schemes for a WPP.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권3호
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• pp.135-142
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• 2015

부유식 해양구조물은 설계수명 동안 조우할 수 있는 가장 극심한 환경하중을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구의 해석 대상인 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 가장 큰 영향을 미치는 환경하중은 파랑하중이다. 파랑하중의 주요 매개변수는 파장, 파고, 파향이며, 이들의 조합에 따라 구조물의 거동특성에 미치는 영향은 판이하다. 이에 따라, 대상 해역이 가지는 파랑의 특성과 구조물이 가지는 응답 특성을 기반으로 극한 응답을 주는 파랑인자를 탐색하는 과정이 필요하다. 즉, 환경조건 범위에서 발생할 수 있는 모든 파랑조건을 탐색하여 최대 응답을 발생시키는 등가설계파를 추출해야 한다. 이는 특정 하중의 최대 설계 응답과 동일한 응답 수준을 주는 규칙파를 탐색하는 일련의 과정을 통해 계산 가능하다. 본 연구에서는 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 작용하는 특정 하중 인자에 대해 등가설계파를 산정하였으며, 전체구조해석에 활용하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제5권2호
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• pp.83-98
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• 2005

As wind turbine technology and control has advanced over the last decade, this has led to a high penetration of wind turbines into the power system. Whether it be for a large wind turbine or an offshore wind farm with hundreds of MW power capacity, the electrical system has become more and more important in controlling the interaction between the mechanical system of the wind turbine and the main power system. The presence of power electronics in wind turbines improves their controllability with respect not only to its mechanical loads but also to its power quality. This paper presents an overview of a developed simulation platform for the modeling, design and optimization of wind turbines. The ability to simulate the dynamic behavior of wind turbines and the wind turbine grid interaction using four simulation tools (Matlab, Saber, DIgSILENT and HAWC) is investigated, improved and extended.

• 한국CDE학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.439-450
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• 2013

In the case of a floating offshore structure such as FPSO(Floating, Production, Storage, and Offloading unit), many equipment should be installed in the limited space, as compared with an onshore structure. Recently, the requirement for an optimal layout method of the structure has been raised. Thus, a layout method of the floating offshore structure was proposed in this study. First, an optimization problem for layout design was mathematically formulated, and then an optimization algorithm was implemented based on the genetic algorithm in order to solve it. To evaluate the applicability of the proposed method, it was applied to examples ofFPSO topsides and an offshore wind turbine. As a result, it was shown that the proposed method can be applied to layout design of the floating offshore structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2401-2409
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• 2013

응답면 기법(RSM)을 이용하여 해상풍력(OWT) 모노파일에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 모노파일은 해수면으로부터 15m 깊이에 설치되고 사질토에 근입되는 조건으로 고려하였다. 풍하중 및 파랑하중과 같은 해양환경하중이 작용하는 OWT 모노파일에 대한 신뢰성 해석은 KIOST에서 개발된 신뢰성 해석프로그램인 HSRBD를 이용하였다. OWT 모노파일(직경 6m)의 설계변수에 대한 민감도 분석을 수행한 결과 파일직경이 증가할수록 파일두부에서의 수평변위 및 회전각에 대한 파괴확률은 감소하나 직경이 7m 이상이 되는 경우 파괴확률의 감소율은 작아져 거의 일정해지는 것으로 나타났다. 한편, 국내기준 가운데 파일직경의 1%를 허용수평변위(60mm)로 적용하는 경우 파일의 파괴확률은 1.5%이나 최소기준인 15mm로 고려하는 경우 파괴확률은 60%로 큰 차이가 발생하므로 이에 대한 적절한 설계기준의 정립이 요구된다. 마지막으로 OWT 모노파일의 다양한 설계변수 가운데 기초지반(사질토)에 대한 내부마찰각의 불확실성이 큰 경우 이것이 파일거동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 민감도 분석결과는 최적설계와 파괴확률 감소를 위해 어떠한 절차가 필요한지를 보여준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.551-560
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• 2020

최근 해상풍력발전기 시장은 에너지 수요 증가, 화석 연료 기반 발전에 대한 의존도 감소와 환경 규제로 인해 향후 5년 내에 빠른 성장이 예상된다. 이러한 상황에 따라서 전 세계적으로 풍력 발전을 가속화하고 있으며, 해상풍력으로 진입하려는 시도가 많아지고 있다. 노르웨이 해상 안전 관리처(PSA: Petroleum Safety Authority)는 운영하는 동안 충돌사고에 대한 충돌에너지가 35 MJ을 견딜 수 있는 안전설계 기준을 요구하고 있다. 따라서 본 연구에서는 북해 해상풍력발전기 설치 단지에 투입되는 해상풍력발전기 설치 선박(WTIV)의 레그 (Leg)와 선박충돌 사고에 대하여 발생 가능한 충돌시나리오에 대해서 비선형 소성붕괴 거동 결과를 바탕으로 레그의 충돌강도평가법을 분석하였다. 분석된 결과로 현재 설계된 기존 선박을 기준으로 요구치인 35 MJ을 만족을 위해서는 200 % 이상의 단면계수 증가가 필요하고, 이는 현실적인 레그 설계에서는 불가능한 조건으로 판단됐다. 또한, 합리적인 충돌시나리오를 기반으로 한 충돌에너지 기준의 제정이 필요하다.