• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.39-39
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• 1998

본 연구는 500KW급 수평축 풍력발전기용으로 개발된 회전날개의 시제품 제작에 앞서 축소모델에 대한, 이론적으로 예측된 공력성능과 신축에 의한 공력성능을 비교 검토함으로서, 설계결과를 검증하고, 필요한 경우 설계를 보완하여 개발위험도를 최소화하기 위해 수행되었다. 시험모델의 크기는 실제의 5%로서 직경이 2.1m이며 날개의 시위길이는 0.2r/R에서 0.101m, 날개끝에서 0.043m 이고, 날개단면형 상온 FX-S-03-182이다. 블레이드의 재질은 Glass/Epoxy 복합재료로 제작되었으며, 실제 풍황을 모사하기 위해 자연풍 상태에서 실험하였다. 실험장치의 구성은 15m 높이의 타워에 회전날개와 전자브레이크 및 각종 센서를 장착하였고, 날개가 회전하기 시작하면 제동장치에 의해 부하를 주면서 토크, 회전수, 풍속 등을 각각의 센서로부터 자료획득장치를 통해 자료처리를 할 수 있도록 하였다. 실험하는 동안 풍속은 4m/s-13m/s 정도로서 시동 풍속인 4m/s와 정격풍속인 12m/s를 포함하여 회전날개의 전체적인 특성을 파악하기 용이하였고, 이론적인 예측성능과 측정된 성능을 비교 검토한 결과 비슷한 결과를 얻어 공력설계 및 해석 방법을 검증하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.891-898
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• 2007

피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권7호
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• pp.18-27
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• 2006

일반적인 신뢰성 최적 설계는 결정론적 최적 설계에 비해 매우 많은 계산비용이 필요하므로 공력 형상 최적화와 같은 큰 문제에 직접 적용하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 이점 근사화 기법과 adjoint 민감도 해석 기법을 결합한 효율적인 신뢰성 설계 과정을 제안한다. 이 방법은 계산비용은 결정론적 방법과 거의 동일하지만 계산 결과에 있어서는 기존의 신뢰성 설계 기법과 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이를 이용하여 3차원 공력 형상 최적 설계를 매우 효율적으로 수행할 수 있었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.78-82
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• 2014

This paper describes a brief aerodynamic design procedure of multi-stage axial turbine. The design procedure was established including one dimensional scratch design, through flow analysis with empirical correlations, two dimensional airfoil design and three dimensional airfoil stacking. Detailed aerodynamic performance assessment was done with full three dimensional CFD method at the design and off design conditions to construct turbine performance map. With the present method, aerodynamic design procedure of 1st and 2nd stages of high pressure turbine for 10,000lbf class turbofan engine was introduced.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.677-681
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• 2011

수직축 및 수평축 풍력터빈의 특성 및 공력성능예측 방법에 대해 고찰하였다. Darrieus형 수직축 풍력터빈은 블레이드에 유입되는 바람의 속도 및 받음각의 변화가 매우 심해 Dynamic Stall 현상이 발생하고 앞면에서 발생한 Wake가 후면 블레이드의 공력특성에 영향을 준다. 수평축은 BEMT를 활용하여 형상설계 및 성능예측이 가능하고 전산해석 및 풍동시험을 통해 공력성능예측이 수행되고 있다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.89-92
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• 2012

초음속 항공기를 설계하는데 있어서 일반적인 항공기와는 다른 성능이 요구되는데 그것은 바로 초음속에 의한 충격파가 발생시키는 추가적인 항력을 감소시키는 일이다. 날개의 Airfoil 형상을 결정하기 위해서는 공력 특성을 파악해야 하는데, 이를 알아보는 데 있어서 EDISON_CFD를 사용하였다. 충격파의 생성을 지연시키는 Supercritical Airfoil의 여러 형상에 필요한 격자를 생성하여 비점성, 압축성 유동 해석을 수행하였다. 비교에 필요한 다섯 개의 NASA Supercritical Airfoil을 선정하여, 아음속과 초음속으로 나누어 받음각에 따른 양력계수와 항력계수를 도출하고, 이를 토대로 양항비를 추정해 보았다. 추려진 것 중 가장 우수한 공력성능을 보이는 airfoil을 선정하였는데 그 결과 NASA SC-0403 airfoil의 공력 성능이 가장 뛰어나 그것을 선정하기로 하였고, 또한 2차원 공력 해석에서 얻은 양력계수를 면적에 대하여 적분하여 날개에서의 양력과 항력을 추정하였다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제11권1호
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• pp.39-42
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• 2021

2차원 유동장내 수직 진동하는 원통의 Von Karman 와열 유동 현상에 대한 진동 주파수 계산 문제는 진동하는 물체의 비정상 공력 해석 연구 검증에 많이 사용하는 고전적 방법이다. 본 연구에서는 오픈소스 OpenFoam 기반의 중첩격자 기법을 사용하여 층류 유동장내의 수직방향 진동하는 원통 주변의 비정상 유동 현상과 원통 벽면에서의 공력 특성 변화를 해석하기 위한 일련의 해석 단계들과 결과를 타 연구그룹과 비교하였다. 원통 형상과 진동에 의한 와열 유동의 주기적 유동 특성과 복잡성 해석의 건전성을 확보하기 위하여 격자와 시간제어에 대한 해의 정확도에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서 수행한 해석 방법은 일관성과 신뢰성 있는 해석 결과들 보여주었으며, 향후 보다 실제적인 진동하는 에어 포일의 비정상 공력 해석 연구에 적용 가능함을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.35-44
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• 2004

본 연구에서는 액체로켓에 쓰이는 터보펌프 부분흡입현 터빈의 1차원 공력계산 및 구조설계에 대해 고찰하였다. 터빈은 노즐, 로터, 후방유도익등으로 나누어 각각에 대해 공력 특성을 계산식으로부터 유도하였고 CFD 계산을 통해 그 타당성을 입증하였다. 속도삼각형과 같은 1차원 설계 변수들은 평균선 방정식을 이용하여 수행되었고 2-D, 3-D CFD 계산을 통해 보정되었다. 블레이드 익형은 CFD 최적화기법을 통해 결정되었다. 향후, 열응력계산, 구조응력계산을 통한 열적/구조적 거동에 대해 연구가 필요하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제15회 학술강연회논문초록집
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• pp.26-26
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• 2000

본 연구에서는 풍력발전기용 복합재 회전날개의 설계단계에서 공력 설계 후 결정되어진 공력 형상을 기초로 하여 구조적 형상설계를 수행 할 때에 여러 가지 경우의 형상을 해석하여 이중 설계요구조건에 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법으로 인한 비효율적인 요소를 배재 하기 위해 고전 적층판 이론을 기초로 한 해석 프로그램을 사용하여 예비설계를 수행하는 수정된 설계절차를 제안하였으며 예비설계단계에서 신속하고 신뢰성 있는 해석결과를 얻을 수 있었다.(중략)