• 한국항공우주학회지
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• 제47권1호
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• pp.59-65
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• 2019

본 연구에서는 직구동방식의 보이스 코일 모터를 이용한 유도무기 날개 작동기의 최적 설계를 진행하였다. ANSYS Maxwell 상용프로그램으로 전자기장 해석을 수행하여 토크 성능 및 보이스 코일 모터의 특성을 예측하였으며, 운용 각도 범위에서 날개에 작용하는 공력부하가 가장 큰 구간인 양끝단에 해당되는 각도에서 최적화 설계를 수행하였다. 또한, 작동기의 주요 설계 변수를 선정하고, 최적화 설계를 위하여 반응면 기법(Response Surface Method)을 사용하였다. 반응면은 2차 함수로 구성하였고 2차 반응면 구성에 널리 쓰이는 중심합성법을 바탕으로 수치실험점들을 선정하였다. 구성된 반응면의 적합성은 수정결정계수로 판단하였으며, 최종적으로 최적화로 구해진 토크값은 전자기장 해석을 통한 토크값과 거의 동일함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.55.1-55.1
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• 2011

풍력터빈에 적용되는 제어로직에 대한 검증을 실험실 기반에서 검증하기 위해서는 바람 및 터빈에 대한 적절한 모델링이 선행되어야 한다. 특히 피치 및 토크제어에 대한 특성을 검증하기 위해서는 블레이드 공력특성 및 터빈의 동특성에 대한 반영이 필연적이다. 본 논문에서는 풍력터빈 적용 제어로직 검증을 위하여 대상터빈에 대한 스케일링 결과, 바람을 모사하기 위한 구동장치 동작 및 터빈 모사장치에 대한 설계 결과에 대하여 소개하도록 한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.147-154
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• 2010

The world is gradually running short of fossil fuel. Currently, the role of wind turbine is attracting great attention from all over the world. The objective of this study is to investigate blades of Vertical-axial wind turbine (VAWT) for optimum design using the CFD from the aerodynamics point of view. Because one of the performance of wind turbine depends on shape of blades, the study of comparing one gyro mill type blade and a modified one was carried out. Using the results of computation, we calculated and compared RPM for both models at same wind velocity. And we calculated angular acceleration and moment of inertia to find torque in every time-step. And the pressure contour and velocity profile around the blade were analyzed Also, this study is performed to calculate the wake effect.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.381-390
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• 2016

본 연구에서는 이중구조팬의 소음특성을 알아보고 소음저감 방법으로 알려진 톱니형 뒷전(Serrated Trailing Egde)을 적용하여 이중구조팬의 소음을 저감시켰다. 해석에는 Lattice Boltzmann Method(LBM)를 이용한 비정상 전산해석을 수행하였으며 해석의 타당성을 평가하기 위하여 시험을 실시하였다. 이중구조팬은 일반적인 팬처럼 단일의 Blade Passing Frequency(BPF)를 갖는 것이 아니라 내부팬과 외부팬 각각의 BPF가 서로 다른 음역대에서 나타나는 것을 확인 하였다. 톱니형 뒷전을 내부팬에 적용하여 경계층에서의 구속와류와 뒷전에서의 와류흘림이 억제 또는 분산되고 광역소음뿐만 아니라 팬의 토크도 저감되었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권2호
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• pp.15-31
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• 2018

A program to design a small capacity wind turbine blade is proposed in this study. The program is based on a matlab GUI environment and designed to perform blade design based on the blade element momentum theory. The program is different from other simulation tools available in a point that it can analyze the side-furling power regulation mechanism and also has an algorithm to find out optimal torque schedule above the rated wind speed region. The side-furling power regulation is used for small-capacity horizontal axis wind turbines because they cannot use active pitch control due to high cost which is commonly used for large-capacity wind turbine. Also, the torque schedule above the rated wind speed region should be different from that of the large capacity wind turbines because active pitching is not used. The program developed in this study was validated with the results with FAST which is the only program that can analyze the performance of side-furled wind turbines. For the validation a commercial 10 kW wind turbine data which is available in the literature was used. From the validation, it was found that the performance prediction from the proposed simple program is close to those from FAST. It was also found that the optimal torque scheduling from the proposed program was found to increase the turbine power substantially. Further experimental validation will be performed as a future work.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.975-983
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• 2009

본 논문은 동축반전 로터 블레이드의 성능 특성 파악을 위한 선행연구로서, 단일 로터 블레이드에 대한 공력 데이터 획득 및 성능 특성을 확인하기 위한 연구에 중점을 두었다. 이를 위해 제자리 비행 상태에서 추력과 토크의 측정이 가능한 소형 로터 블레이드용 회전 시험장치를 구성하고 제작하였다. 로터 회전 시험장치는 회전장치부, 센서부, 그리고 데이터 획득 시스템으로 구성되었으며, 고정된 회전속도에서 콜렉티브 피치각을 변화시키면서 추력과 토크를 측정할 수 있도록 하였다. 이를 통하여 저 레이놀즈 수 ($Re{\approx}3{\times}10^5$) 영역에서 운용되는 단일 로터의 제자리 비행 성능 시험을 수행하였고 소형 로터 블레이드의 제자리 비행 성능을 획득하여 로터 회전 시험장치의 성능을 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.183.2-183.2
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• 2010

본 개발에서의 해상용 풍력발전기는 크게 허브와 블레이드를 합한 상부 구조물, 전기 발전기와 연결 조인트의 중간구조물, 각종 제어 장치가 들어있는 제어박스로 나누어진다. 상부 구조물은 Circular Hub 타입의 Darrieus 형상으로 양력(lift)을 이용한 회전력이 발생하며, Circular Hub 타입은 기존의 허브와 블레이드를 연결하여주는 암(arm)에 의해 유발되는 항력토크를 최소화 하기 위한 신개념 형상설계가 이루어 졌으며, 저속에서 우수한 회전특성을 가진다. 이는 바람을 받아 기계적 에너지로 전환 하는 역할을 하며, 풍력발전기의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 중간구조물의 전기발전기는, 상부에서 발생된 기계적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 전환 하는 역할을 수행한다. 이렇게 전환된 전기적 에너지는 하부의 제어박스를 거쳐서 해상용 부이(buoy)의 하단에 위치한 베터리 뱅크로 전달, 저장되어 부이에서 쓰이는 전력을 충당하게 된다. 한편 본 개발은 풍력발전기의 공력하중 해석과 로터블레이드의 설계, 풍력발전기의 구조, 진동해석, MPPT 제어컨트롤러와 Breaking controller, 풍동 및 차량시험을 통한 성능평가 및 분석 등의 순으로 개발을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.112-119
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• 2003

50 m급 비행선의 추진을 위한 복합재 프로펠러를 공력/구조 설계하였으며, 지상 성능 시험을 수행하였다. 먼저 와류-깃요소 이론을 적용하여 비행선의 최대 비행 속도 조건에서 최소 손실을 갖는 45 kW급 프로펠러를 설계하였다. 프로펠러는 직경 2m, 블레이드 수 3, 고정피치 방식을 적용하였으며, 추력 제어를 위해 RPM 조절방식을 채택하였다. 설계한 프로펠러의 성능을 검증하기 위하여 지상정지 상태에서 프로펠러의 피치각을 변화시켜 가며 추력과 토크를 측정하여 이론적 방법으로 계산한 추력계수, 동력계수와 비교하였으며, 시험결과와 이론적 계산 결과는 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권6호
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• pp.487-497
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• 2011

자동회전 상태로 속도 증가 시 로터 속도의 변화와 피치 범위를 조사하기 위하여 수치 해석을 수행하였다. 정상 자동회전 상태를 구하기 위하여 과도모사법(Transient Simulation Method:TSM)을 사용하였다. 풍속의 증가에 대응하기 위하여 로터 블레이드를 2차원 압축성 Navier-Stokes 솔버로 해석하여 공력계수를 계산하였고 이를 과도모사법에 사용하였으며 유도 속도장 변화를 모사하기 위하여 Pitt/Peters 유도속도 이론을 적용하였다. 설정된 토크 평형 조건에서 풍속, 샤프트각, 피치각의 조합을 출력하여 로터의 회전속도와 변수의 범위를 조사하였다. 깃 끝 마하수의 변화에 따른 로터 회전속도의 변화를 살펴보았고 샤프트각의 감소에 따른 피치각의 트림 범위를 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.201-209
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• 2011

NREL Phase VI 수평축 풍력터빈 주위의 3차원 유동에 대하여 미끄럼 격자 기법을 사용한 비정상 RANS 해석을 수행하였다. 블레이드/타워의 간섭영향을 해석하기 위하여 로터단일과 로터/타워/나셀의 2가지 해석 모델을 구축하였다. 로터/타워/나셀의 해석 결과를 NREL의 실험데이터와 비교하여 CFD 해석모델의 유용성을 확인하였다. 두 모델에 의한 해석 결과의 비교를 통하여 비록 상풍형 풍력터빈으로서 작기는 하지만 타워/나셀의 영향이 확실히 나타나는 것을 확인하였다. 다른 가시화 결과와 토크를 포함한 적분 공력하중 등도 구축한 CFD 모델의 비정상 유동해석 능력이 효과적임을 보여주고 있다.