• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.124-130
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• 2005

본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.485-492
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• 2021

50kW 또는 그 이하의 정격용량을 갖는 풍력터빈은 일반적으로 소형풍력으로 간주한다. 소형풍력터빈은 독립형 전력시스템과 가전제품, 독립적인 적용 및 에너지저장장치, 태양광, 소수력, 디젤엔진과 같은 다른 에너지 기술을 조합하여 동시에 사용할 수 있는 매력적인 대체품이다. 연구목적은 터빈블레이드 제작법과 구조가 가능한 상업용 개발과정과 유사성을 갖도록 50kW급 풍력터빈 블레이드를 개발하기 위한 것이다. 목함에 기반하여 제작된 몰드기법은 탄소섬유와 열경화성 수지인 유리섬유를 사용한 경량설계, 다중부목, 오목성을 유지하기 위하여 채택한다. 수 작업형 시제품 제조법은 공기역학적인 평판형의 반복적인 설계를 통해서 단주기를 갖는 고밀도 형상 몰드를 사용하여 개발한 것이다. 5개의 블레이드 생산공정을 통하여 제작하고, 블레이드의 주요 구성요소는 IEC-61400-23 규정에 따라 설계의 적절성을 검증하기 위하여 시험하며. 또한, 개발된 블레이드를 갖는 풍력시스템은 성능특성을 검증하기 위하여 IEC 61400-12 규정에 따라 시험한다. 블레이드와 터빈시스템의 시험결과는 상업운전에서 요구되는 유효한 설계조건을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제19권2호
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• pp.199-217
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• 2014

Reported experimental and computational fluid dynamic (CFD) studies have demonstrated significant power augmentation of diffuser shrouded horizontal axis micro wind turbine compared to bare turbine. These studies also found the degree of augmentation is strongly dependent on the shape and geometry of the diffuser such as length and expansion angle. However study flow field over the rotor blades in shrouded turbine has not received much attention. In this paper, CFD simulations of an experimental diffuser shrouded micro wind turbine have been carried out with the aim to understand the mechanisms underpinning the power augmentation phenomenon. The simulations provide insight of the flow field over the blades of bare wind turbine and of shrouded one elucidating the augmentation mechanisms. From the analysis, sub-atmospheric back pressure leading to velocity augmentation at the inlet of diffuser and lowering the static pressure on blade suction sides have been identified as th dominant mechanisms driving the power augmentation. And effective augmentation was achieved for ${\lambda}$ above certain value. For the case turbine it is ${\lambda}$ greater than ${\approx}2$.

• 전력전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.349-360
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• 2006

이중여자 유도형 풍력발전 시스템은 다른 풍력발전 시스템에 비하여 에너지 변환 효율이 우수하고 전력변환 장치의 용량이 작아도 되는 특성이 있다. 이러한 특징을 살리기 위해서는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지의 변화를 고려하여 발전기의 제어기를 설계해야 한다. 본 논문에서는 상위 제어기와 하위 제어기로 구분하여 이중여자 유도 발전기의 제어기를 설계하였다. 상위 제어가는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지가 변화함에 따라서 발전기의 운전모드를 결정하고 제어 기준값을 계산한다. 발전기의 운전모드는 최저 속도 제어와 가변 토크 제어, 그리고 토크 제한 모드로 구성된다. 하위 제어기는 상위 제어기의 지령에 따라서 발전 시스템의 전류를 제어한다. 또한 본 논문에서는 3kW급 권선형 유도기를 사용한 이중여자 유도형 풍력발전기의 시뮬레이터를 제작하였다. 설계한 제어기는 시뮬레이터에 적용하여 실험적으로 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.1-9
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• 2004

본 논문에서는 로터 블레이드, 발전기, 로터 블레이드와 발전기에 연결된 고/저속 회전축 및 회전축간의 회전력을 전달하는 기어 시스템 등 다수의 몸체가 서로 상대적인 운동이 가능한 채 연결되어 있는 단일로터 수평축 풍력발전 시스템을 다몸체 시스템으로 간주한 후, 다몸체 역학을 이용한 풍력발전 시스템 모델링 기법을 제안하였다. 이를 기반으로 풍력발전 시스템의 성능 해석을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 그리고 다양한 시뮬레이션을 통해 제안된 풍력발전 시스템 모델링 기법과 시뮬레이터의 타당성을 검증하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.43-47
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• 2016

Vertical axis wind turbine, despite of its limit in power efficiency, the simplicity in structure and maintenance is a competitive factor that keeps this type of turbine in the game until nowadays. Continuous solutions have been given to handle its major weakness and the use of omni-directional guide vane is an considerable one. In this paper, a 5kkW scale Savonius-based wind turbine enhanced with such guide vane system was design and studied. Together with reasonable blade design, the wind turbine shows promising performance compared with basic design while maintaining its original advantages.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.225-231
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• 2015

토크제어를 이용한 최대 출력 제어에서 얼마나 많은 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는지 결정하는 파라미터 K는 블레이드 형상 변화. 공기 밀도 등으로 인하여 변동하게 된다. 이러한 파라미터 K가 최적의 값이 아니면 이는 출력의 손실까지 이어진다. 이렇게 변동하는 K로 인하여 최적의 K를 찾는 것이 풍력발전시스템의 손실을 줄이는 중요한 문제이다. 본 논문은 양방향 컨버터 제어와 토크제어를 사용한 풍력발전시스템을 고려하여 초기의 K를 이용하여 빠른 제어를 수행하고 칼만 필터를 이용한 기계적 출력을 추정하여 최대 출력 제어 알고리즘의 입력으로 다시 사용하여 결과적으로 최적의 최대 출력 제어 제어를 수행하는 적응 최대 출력 제어 알고리즘을 제안한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1033-1038
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• 2003

A wind turbine obtains its power input by converting the force of the wind into a torque (turning force) acting on the rotor blades. The amount of energy which the wind transfers to the rotor depends on the density of the air, the rotor area, and the wind speed. Because it has long term operating life and very complex load condition, the fatigue strength of each component must be considered. In this paper, we calculated the load condition by wind using a combined blade elemental theory and a FEM based analytical approach was use to evaluate the fatigue strength of a Hub of wind turbine. The effect of tensile mean stress was taken into account by the modified Goodman diagram. Using this approaches, we evaluated the fatigue strength of hub and main shaft and improved the design.

• Water Engineering Research
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• 제4권1호
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• pp.1-17
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• 2003

A mathematical model was developed to simulate the performance of a prototype wind-powered reverse osmosis desalination system. The model consists of two sub-models operated in a series. The first sub-model is the wind-energy conversion sub-model, which has wind energy and feed water as its input and pressurized feed water as its output. The second sub-model is a reverse osmosis (RO) process sub-model, with pressurized feed water as its input and the flow and salinity of the product water or permeate as its output. Model coefficients were determined based on field experiments of a prototype wind powered RO desalination system of the University of Hawaii, from June to December 2001. The mathematical model developed by this study predicts the performance of wind-powered RO desalination systems under different design conditions. The system optimization is achieved using a linear programming approach. Based on the results of system optimization, a design guide is prepared, which can be used by both manufacturer and end-user of the wind-driven reverse osmosis system.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.117-124
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• 2012

본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 블레이드에서 발생하는 동력을 발전기로 전달하는 체결부에 대한 연구를 수행하였다. 블레이드 체결부의 유한요소 모델을 수립하기 위하여 실험적 모드해석을 이용하여 각 부품의 고유진동수 및 고유모드를 추출하였으며, 사용프로그램인 ANSYS를 이용한 모드해석을 통하여 추출된 유한요소 모델의 고유진동수와 고유모드 비교를 통하여 모델을 검증하였다. 검증된 유한요소 모델을 이용하여 정격풍속 상태와 한계풍속 상태에서 응력해석을 수행하였으며, 해석 시 작동상태의 경계조건과 중력 및 바람에 의한 하중이 고려되었다.