풍력발전단지 위치 선정에 있어 풍속 분포 및 발전량을 평가하기 위해 해당 지역의 기상 타워에서 계측된 바람 자료를 이용한다. 그러나 기상 타워에서 계측된 바람 자료는 종종 정보가 누락되거나 원하는 높이에 맞지 않거나, 혹은 데이터 길이가 충분하지 않아 풍력터빈 제어 및 성능 시뮬레이션 수행에 어려움을 겪게 된다. 따라서 풍력터빈 혹은 발전단지에 대한 연간 발전량 및 이용률을 평가하는데 원하는 높이에서 장기간의 연속적인 바람 자료는 매우 중요하다. 또한, 한반도와 같이 계절에 따른 풍향과 풍속 변동이 뚜렷한 경우에는 계절별 특징이 고려된 풍속과 풍향을 동반한 바람 자료를 고려해야 한다. 본 연구에서는 통계적 방법인 은닉 마르코프 모델을 이용하여 풍속과 풍향의 변동을 고려한 인공 바람을 생성하기 위한 방법을 제시한다. 통계처리를 위한 바람 자료는 전라북도 고군산군도에 있는 말도의 기상청 방재기상관측(AWS) 장비에서 계측된 자료를 사용한다. 은닉 마르코프 모델에 의해 생성된 인공 바람은 통계 변수, 풍력에너지밀도, 계절별 평균 풍속, 주 풍향 등을 계측 자료와 비교를 통해 검증하기로 한다.
2006년 10월 $23{\sim}24$일 동해안 일대에서 발생한 이상 고파(高波)를 5개 지점에서 관측하고 기상청에서 제공하는 바람 자료를 함께 이용하여 고파의 특성을 분석하였다. 이번 이상 고파는 높은 너울이 동해안에 영향을 미치기 시작하는 시점에 동해상에 발달한 온대성 저기압의 영향으로 동해선풍이 지속적으로 강하게 불어서 발생하였다. 5개 관측 지점 중 가장 북쪽에 위치한 속초에서는 최대 순간풍속 63.7 m/s의 강풍과 최대 유의파고 9.69 m, 첨두주기 12.8 s의 고파가 관측되었다. 이처럼 높은 파가 발생한 이유는 강풍이 부는 동안 높은 너울이 지속적으로 유지되었고 강풍이 너울의 진행과 같은 방향으로 불어서 너울과 풍파의 중첩에 의한 파고 상승 효과가 극대화되었기 때문이다. 동해안에서는 겨울철에 이러한 돌발성 폭풍파가 발생할 가능성이 매우 높으므로 이를 고려하여 피해를 최소화하도록 대응 방침을 수립해야 할 것이다.
풍하중이 지배적인 구조물의 경우에 정확한 설계풍속의 산정은 구조적 안정성뿐만 아니라 경제성까지도 좌우하게 된다. 본 연구에서는 광양대교 현장에 설치된 관측탑에서 약 1년간 측정한 풍속을 사용하여 풍환경을 분석하였고, MCP(Measure-Correlate-Predict) 방법을 적용하여 관측치로부터 장기 풍속을 추정하였다. 그 결과를 보면, 광양만은 바다이지만 개활지에 가까운 풍속 특성을 나타내고 있으며, 조도지수는 고도에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 아울러 풍향에 따라 난류강도와 조도지수가 상당히 차이나는 것으로 나타났다. MCP 방법으로 추정한 200년빈도 설계풍속은 초기설계치보다 20 m/s이상 낮았으며, 실측된 풍속과 거스트계수를 고려한 설계풍하중은 초기설계치의 36%밖에 안되는 것으로 나타났다. 이를 볼 때 국부적인 지형의 영향으로 추정한 교량 현장의 풍환경과 직접 측정한 풍환경은 차이가 나므로, 경제적이고 안전한 설계를 위해서는 단기간이라도 현장 풍환경 관측이 필요하다고 판단된다.
The objective of this work was to develop a methodology for geodetic monitoring on onshore wind towers, to ascertain the existence of displacements from object points located in the tower and at the foundation's base. The geodesic auscultation was carried out in the Gravatá 01 and 02 wind towers of the Eólica Gravatá wind farm, located in the Brazilian municipality of Gravatá-PE, using a stable Measurement Reference System. To verify the existence of displacements, pins were implanted, with semi-spherical surfaces, at the bases of the towers being monitored, measured by means of high-precision geometric leveling and around the Gravatá 02 tower, concrete landmarks, iron rods and reflective sheets were implanted, observed using geodetic/topographic methods: GNSS survey, transverse with forced centering, three-dimensional irradiation, edge measurement method and trigonometric leveling of unilateral views. It was found that in the Gravatá 02 tower the average rays of the circular sections of the transverse welds (ST) were 1.8431 m ± 0.0005 m (ST01) and 1.6994 m ± 0.0268 m of ST22, where, 01 and 22 represent the serial number of the transverse welds along the tower. The average calculation of the deflection between the coordinates of the center of the circular section of the ST22 and the vertical reference alignment of the ST1 was 0°2'39.22" ± 2.83" in the Northwest direction and an average linear difference of 0.0878 m ± 0.0078 m. The top deflection angle was 0°8'44.88" and a linear difference of ± 0.2590 m, defined from a non-linear function adjusted by Least Squares Method (LSM).
Within this paper a new approach for early damage detection in rotor blades of wind energy converters is presented, which is shown to have a more sensitive reaction to damage than eigenfrequency-based methods. The new approach is based on the extension of Gasch's proportionality method, according to which maximum oscillation velocity and maximum stress are proportional by a factor, which describes the dynamic behavior of the structure. A change in the proportionality factor can be used as damage indicator. In addition, a novel deflection sensor was developed, which was specifically designed for use in wind turbine rotor blades. This deflection sensor was used during the experimental tests conducted for the measurement of the blade deflection. The method was applied on numerical models for different damage cases and damage extents. Additionally, the method and the sensing concept were applied on a real 50.8 m blade during a fatigue test in the edgewise direction. During the test, a damage of 1.5 m length was induced on the upper trailing edge bondline. Both the initial damage and the increase of its length were successfully detected by the decrease of the proportionality factor. This decrease coincided significantly with the decrease of the factor calculated from the numerical analyses.
Kim, Kyung-Won;Choi, Jae-Yeong;Lee, Woo-Jin;Lee, Seon-Gil
센서학회지
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제25권2호
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pp.86-90
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2016
A 3D ultrasonic anemometer measures the direction and velocity of wind in a 3D space. The 2D ultrasonic anemometers developed by different manufacturers do not differ significantly in terms of their form or structure. The 3D ultrasonic anemometers, on the other hand, have more diverse forms than their 2D counterparts depending on the measurement algorithms and methods. Designing and reviewing the structure at the initial stage and defining its performance objectives are time-consuming processes. The process can be made cost-effective and time-saving if the validity is tested by model design and structural interpretation, and the structure is designed to withstand high wind velocities. This study presents the results of a 3D ultrasonic anemometer on real sample data by using a 3D modeling program, CATIA, for ultrasonic anemometer modeling.
In this study the characteristics of natural ventilation of Venlo-type greenhouse with continuous roof vents were analyzed using commercial computational fluid dynamics (CFD) code. Developed CFD simulation model was verified by comparison with experimental data. Simulation errors were 1.9-46.0% for air velocity and 1.7-11.2% for air temperature at each measurement point. CFD simulations were conducted to estimate the effect of roof vents opening direction, opening angle, outside wind velocity and wind directions on ventilation rate and climate condition in greenhouse. The results of this study showed that ventilation rate of the present greenhouse was increased linearly in proportion to the increase of roof vent opening angle and outside wind velocity over 2.0 m/s. According to the analysis on the effects of different roof vent opening direction, simultaneous opening of wind and leeward vents showed the highest ventilation rate and lowest mean temperature in greenhouse.
최근 인공위성 SAR를 이용한 기술은 해풍, 파랑, 해류 등과 같은 해양에서 발생되는 다양한 현상을 관측하고 연구하는데 필수적인 기술로 대두되고 있다. CMOD4, CMOD-IFR2 모델은 해상풍의 크기를 구할 수 있으며, wave-SAR 변환 기법과 inter-look cross-spectra 기법은 파랑의 크기, 방향과 같은 물리적 값을 추출할 수 있다. 또한 Doppler shift 기법을 적용하여 해류속도를 구할 수 있다. 본 연구에서는 위의 기법들을 종합적으로 적용하여 SOP (SAR Ocean Processor) 프로세서를 개발하였다. 이 프로세서를 한반도 연안지역에 적용하여 RADARSAT-1 영상자료로부터 바람, 파랑, 해류의 물리적 정보를 추출하였으며, 이를 현장자료와 비교한 결과 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.
최근 인공위성 SAR를 이용한 기술은 해풍, 파랑, 해류 등과 같은 해양에서 발생되는 다양한 현상을 관측하고 연구하는데 필수적인 기술로 대두되고 있다. CMOD4, CMOD-IFR2 모델은 해상풍의 크기를 구할 수 있으며, wave-SAR 변환 기법과 inter-look cross-spectra 기법은 파랑의 크기, 방향과 같은 물리적 값을 추출할 수 있다. 또한 Doppler shift 기법을 적용하여 해류속도를 구할 수 있다. 본 연구에서는 위의 기법들을 종합적으로 적용하여 SOP(SAR Ocean Processor) 프로세서를 개발하였다. 이 프로세서를 한반도 연안 지역에 적용하여 RADARSAT-1 영상자료로부터 해풍, 파랑, 해류의 물리적 정보를 추출하였으며, 이를 현장 관련 자료와 비교하여 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.
Goldingham's measurement of the velocity of sound undertaken in the early nineteenth century was the first large-scale measuring enterprise which considered various meteorological factors such as temperature, humidity, atmospheric pressure, the direction of the wind, etc. Goldingham's successful performance of measuring the velocity of sound by employing the sounds of cannons as sound source in Madras (now Chennai), a colonial region of India, for one and a half years was supported by material, institutional and social resources. As the official astronomer at the Madras Observatory, he was benefitted by the undemanding employment of accurate measuring instruments under the support of the Madras Army enabled him to gain reliable data and his reputation as professional experimentalist facilitated the acknowledgment of their trustworthiness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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