• 한국항해항만학회지
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• 제40권3호
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• pp.159-164
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• 2016

본 연구는 해상풍력발전기에 추가적인 통신전용선로를 확보하지 않고도 자체 전력선을 이용하여 나셀의 상태를 감시할 수 있는 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. MW 급 해상풍력발전기의 내부 전력선을 훼손하지 않고도 통신선로를 확보하기 위하여 유도성 결합기 기반 비접촉식 무배선 통신시스템을 제안하고 성능시험 결과를 보고한다. 페라이트 복합물질을 이용하여 최대 500 A의 고 전류에도 동작할 수 있는 전력선 통신용 유도성 결합기를 개발하였으며 제주도 풍력단지에서 실증시험을 진행하였다. iperf를 이용한 통신성능시험에서 풍력발전기 나셀부와 하단 기저부의 전력변환기간 100 m 길이의 전력선으로 최소 15 Mbps 이상의 통신 속도를 안정적으로 확보할 수 있음을 보였다. 이를 바탕으로 1 주일간의 연속적인 통신상태 시험을 수행하였으며 평균 20 Mbps의 데이터 전송률을 확인하였다. 시험기간 동안 단한번의 통신 불량도 발생하지 않았다. 다음으로 나셀 내부 온도 분포와 변화를 측정하기 위하여 적외선 카메라를 설치하였다. 카메라에서 획득한 실시간 열화상 이미지가 오류 없이 성공적으로 전송됨을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.141-152
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• 2022

친환경 에너지원 개발에 관한 관심이 증가하면서, 해상풍력발전기 시장은 매년 높은 증가율을 보이면서 성장하고 있다. 이와 맞물려 대용량 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 설치선의 수요 또한 급증하고 있다. 풍력발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 및 해체를 위하여 레그(Leg)와 스퍼드캔(Spudcan)을 해저면에 관입시켜서 고정하며, 이때 스퍼드캔 구조 강도 안전성에 대한 검토는 전체 시스템과 연관된 중요한 문제이다. 본 연구에서는 현재 선급에서 제시하고 있는 절차서를 분석하고, 실제 발생할 수 있는 하중 시나리오를 반영한 새로운 절차서를 제안하였으며, 유한요소해석을 통한 검증을 하였다. 기존 방식은 해저면의 기울기와 레그에 발생하는 휨모멘트 그리고 형상에 따른 영향을 검토하지 않기 때문에, 허용응력보다 작은 최대 응력 값을 보이지만, 신규 절차에 따른 결과는 대부분 구조보강이 발생하였다. 이러한 현상은 해상풍력발전기의 크기가 커지면 커질수록 차이가 크게 나타나며, 실제 관입(Pre-load) 조건을 고려하면 상당수의 부재에서 구조적 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 더욱 실제적인 작업조건을 고려한 절차서를 제안하였고, 적용 시 문제점들에 대해서 구조해석을 통한 검증을 수행하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제13권2호
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• pp.173-193
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• 2023

Reliable prediction of the motion of FOWT (floating offshore wind turbine) and associated mooring line tension is important in both design and operation/monitoring processes. In the present study, a 5MW OC4 semisubmersible wind turbine is numerically modeled, simulated, and analyzed by the open-source numerical tool, OpenFAST and in-house numerical tool, Charm3D-FAST. Another commercial-level program FASTv8-OrcaFlex is also introduced for comparison for selected cases. The three simulation programs solve the same turbine-floater-mooring coupled dynamics in time domain while there exist minor differences in the details of the program. Both the motions and mooring-line tensions are calculated and compared with the DeepCWind 1/50 scale model-testing results. The system identification between the numerical and physical models is checked through the static-offset test and free-decay test. Then the system motions and mooring tensions are systematically compared among the simulated results and measured values. Reasonably good agreements between the simulation and measurement are demonstrated for (i) white-noise random waves, (ii) typical random waves, and (iii) typical random waves with steady wind. Based on the comparison between numerical results and experimental data, the relative importance and role of the differences in the numerical methodologies of those three programs can be observed and interpreted. These comparative-study results may provide a certain confidence level and some insight of potential variability in motion and tension predictions for future FOWT designs and applications.

• 풍력에너지저널
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• 제10권4호
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• pp.20-27
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• 2019

High-speed shaft coupling in a wind power system transmits power and absorbs variations in length and spindle dislocation between the gearbox and generator. Furthermore, the coupling has an insulation function that prevents electrical corrosion caused by the flow of the generator's current into the gearbox and prevents overload resulting from sudden power failure from being transferred to the gearbox. Its design, functions, and part verification are described in the IEC61400 and GL Guidelines, which specify that the part must have a durability life of 20 years or longer under distance variation and axial misalignment between the gearbox and the generator. This study presents the design of a high-speed coupling through composite stiffness calculation, structural analysis, and comparative analysis of test and theory to identify the characteristics of high-speed coupling for a large-capacity 6 MW wind power generator. A prototype was fabricated by optimizing the manufacturing process for each part based on the design, and the reliability of the fabricated prototype was verified by evaluating the performance of the target quantitative evaluation items.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.475-475
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• 2009

Recent alarming acceleration of global warming has made power generations using renewable energy to be in the middle of the spotlight. Korean government has also announced that it will make the related industry to be nation's one of main export items with high investments to low carbon green growth industry. To achieve this goal of exporting the renewable energy power generation system beyond domestic use, internationally acceptable rules should be applied and the three step processes of design, performance assessment and certification should follow international standards. Corresponding this international requests, IEC(International Electrotechnical Commission) is conducting the establishment of rules in TC88 for technical requirements of wind turbines. Design life-time of a wind turbine is required to be at least 20 years. In the meantime, the wind turbine will experience a lot of load cases such as extreme loads and fatigue loads which will include several typhoons per year and extreme gusts with 50 years recurrence period as well as endless turbulence flow. Therefore, IEC 61400-1 specifies design load cases to be considered in the wind turbine design and requires the wind turbine to withstand the load cases in various operational situations. It thus appears that the examination of contents and decisions discussed in the international standard committee will help people in the field of offshore wind energy and ocean energy converters.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권12호
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• pp.41-47
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• 2019

본 논문에서는 서남해 해상풍력 실증단지 해역을 대상으로 석션버켓기초의 지지력에 대한 신뢰성 분석에 대한 내용을 다루었다. 5MW급 해상풍력터빈의 콘크리트 석션버켓기초를 선정하여 기초 설치 후 연직지지력과 수평지지력에 대한 파괴확률을 계산하고 설계변수의 민감도를 분석하였다. AFOSM을 이용한 신뢰성해석을 수행한 결과, 기초-지반 분리거동 시 연직지지력에 대한 파괴확률이 가장 큰 것으로 나타났으며 기초지반의 단위중량과 내부마찰각이 지배적인 영향인자임을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1003-1012
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• 2022

풍력발전시스템의 터빈과 하부구조에 전달되는 수평방향의 에너지 전달은 시스템의 안전성 유지 측면에서 매우 중요한 요소이지만 지진, 태풍과 같은 대규모 연안재해에 취약할 수 밖에 없다. 연안 또는 먼 해상에 구축되는 풍력발전시스템은 연안재해에 취약한 지역에 설치 시 보다 견고한 설계가 요구되기 때문에 초기 투자비용의 증가로 사업의 경제성 측면에서 매우 불리하다. 본 연구에서는 연안재해의 리스크를 저감한다는 관점에서 풍력발전단지의 최적 부지를 선정하기 위해 GIS 기법을 사용하였다. 우리나라 서해와 남해의 지진 현황, 서해와 남해에 영향을 미치거나 통과하는 태풍의 이동경로와 강도도 복합적으로 분석하였다. 이에 연안재해 위험이 가장 낮은 최적의 해상풍력단지 부지를 선정했고, 향후 해당지역 해상풍력 프로젝트의 기초연구자료로 활용하고자 한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.81-84
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• 2017

본 논문에서는 대형 풍력발전시스템에서 신뢰성 및 품질에 가장 큰 영향을 주는 기계적인 부품에 있어서 증속기어를 제거함으로서 잠재적인 고장 및 전력품질 저하의 문제점을 해결하고자 한다. 제안된 방식은 회전가능한 고정자와 슬립링을 적용하고, 고정자를 회전시킴으로써 기존의 증속기를 갖는 풍력발전시스템과 유사한 발전특성을 확보하고자 한다. 또한, 제안된 방식의 동작과 성능을 확인하기 위해 PSIM 시뮬레이션 패키지를 사용하여 시뮬레이션을 수행하여 성능을 검증하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.73-81
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• 2012

해상풍력시스템의 규모가 점차적으로 증가하고 있는 추세에 따라 상부구조물을 지지하는 기초구조물 안정성 확보의 중요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 지반공학적 측면에서 기초구조물과 지반의 상호작용이 전체 시스템에 미치는 영향을 파악하기 위한 해석방안이 요구되고 있으며, p-y 곡선 모델의 적용이 대표적인 방법이다. 본 연구에서는 풍황이 우수하여 해상풍력발전 시스템 운영을 위한 대상지로써 적합하다고 알려져 있는 제주도 해저지반(현무암)의 공학적 특성을 현재까지 제안된 암반 p-y 곡선 모델에 적용하였다. 이를 통해 제주도 및 국내 암반 분포 지역에 대한 해상풍력시스템 기초구조물과 해저암반 간의 상호작용 해석 과정을 정리하고 향후 연구 방향을 제안하였다. 전반적으로 암반 p-y 곡선 산정결과는 지표면에 근접할수록 지반반력이 증가하는 경향을 나타냈으며, 말뚝에 작용하는 모멘트, 전단력 등을 분석한 결과 암반의 공학적 특성을 적절히 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.1-12
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• 2012

이 논문에서는 유체-구조물-지반의 상호작용을 고려한 해상풍력발전기의 지진응답해석법을 제시하였다. 풍력발전기는 tower와 그 정점에 집중된 질량으로 모델링 되었다. 이 tower는 유연한 해저지반에 기초하고 있는 튜브형 cantilever로 이상화하였다. Tower와 해수 간의 동적 상호작용, 기초와 지반간의 동적 상호작용이 고려된 유체-구조물-지반 연성계의 지배방정식은 부분구조법과 Rayleigh-Ritz방법에 의해서 유도되었다. 해수는 압축성 비점성 이상 유체로 이상화하였다. 해수로 포화된 층상지반에 놓인 footing의 동적 강성은 Thin Layer법에 의해서 계산하여 상부구조물 모델과 결합시켰다. 이 해석법을 해상풍력발전기 모델의 지진응답해석에 적용하였다. 해석 결과를 준거해와 비교해서 제안한 해석법의 타당성을 검증하였다. Tower의 유연성, 지반의 강성이 해상풍력발전기 지진거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유체-구조물 상호작용과 지반-구조물 상호작용의 지진응답에 대한 상대적인 중요도를 비교 평가하였다.