• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.34.1-34.1
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• 2011

풍력발전기 블레이드 설계에 적용하기 위한 에어포일의 선택 혹은 설계에 있어서 가장 중요한 요소 가운데 하나는 표면 거칠기 변화에 따른 에어포일 성능의 민감도이다. 블레이드 표면은 대기 중의 먼지, 곤충 시체 등에 따라 계속적으로 오염되며 이는 에어포일의 설계 당시의 성능을 계속적으로 저감시킨다. 이러한 표면 거칠기의 증가는 에어포일의 종류에 따라 성능을 50% 이상 저감시키며 이는 블레이드의 설계 성능을 저감시키므로 블레이드 설계를 위한 에어포일 선정 단계에서 표면거칠기 민감도가 가능한 낮은 에어포일을 선정하여 블레이드의 공력 설계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 표면 거칠기 변화로 인한 에어포일의 성능 저감이 실제 블레이드의 성능에 어떠한 영향을 주는지를 살펴 보았다. 에어포일은 표면이 깨끗한 상태와 ZZ 테입을 부착하여 표면이 심각하게 오염된 상황을 모사하여 두 경우 모두를 풍동 시험한 DU 에어포일 시리즈를 선정하였다. 3MW 급의 블레이드에 대하여 두께비 40%~18%의 에어포일을 적용하여 설계를 수행하였으며 두께비 30%~18%에어포일에 대하여 표면이 깨끗한 경우와 오염된 경우의 데이터를 적용하여 블레이드 성능 변화 및 다른 성능 변수들의 변화를 살펴보았다. 블레이드 성능에 대하여는 BEMT를 적용하여 설계 및 시뮬레이션을 수행하였다. 연구 결과 에어포일의 성능 저하는 블레이드 공력 효율에 있어서 8%의 저감을 나타내며 7%의 극한하중 저감을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.33.1-33.1
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• 2011

풍력발전기가 점차 대형화되어가는 추세에 따라 블레이드 역시 점차 길어지고 무거워지는 경향을 보이고 있다. 이는 블레이드뿐만 아니라 풍력발전기 시스템 전체의 하중 및 비용의 증가를 불러오게 되므로, 시스템의 성능 및 하중에 가장 큰 영향을 끼치는 블레이드의 공력특성에 대한 연구가 전 세계적으로 지속되고 있다. 그 중에서도 특히 작동 중 오염에 의한 블레이드 표면 거칠기 변화는 블레이드의 공력특성을 변화시켜, 발전기 전체의 성능뿐만 아니라 전체 하중에도 영향을 끼치는 주요 인자이다. 따라서 풍력발전기 블레이드 설계 시에 예측된 설계하중과 실제 운용 환경에 의해 변화된 운용하중 간의 차이를 예측할 수 있다면, 블레이드 설계 시에 표면 거칠기 변화에 따른 영향을 고려함으로써 실제 운용 환경에 맞는 최적의 블레이드 및 풍력발전기 시스템 설계를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 블레이드의 표면 거칠기 변화에 따라 풍력발전기 하중이 어떻게 영향을 받는지에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 표면 거칠기 민감도를 고려하지 않고 설계된 기준 블레이드와, 운용 중 표면 거칠기가 변화된 블레이드의 2개 모델에 대한 하중해석을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 보다 실제적인 해석을 위해 Multi-MW 급 풍력발전기 시스템 모델을 대상으로 최적 설계된 블레이드를 기준 모델로 삼았다. 하중계산방법은 IEC 및 GL 2010 가이드라인을 참고하였으며, 일부 주요 극한하중 상황에 대하여 해석을 수행하여 설계하중상황(design load case, DLC) 별로 하중의 증감 및 경향을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.324-325
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• 2012

다이아몬드 마이크로 블레이드의 절삭 효율을 향상시키고 소결 공정 중 윤활제의 유동성과 젖음성이 다이아몬드 마이크로 블레이드의 물성에 미치는 영향을 연구하기 위해 Cu/Sn 금속 결합재에 표면을 부식시킨 $WS_2$와 부식을 시키지 않은 $WS_2$ 윤활제를 각각 동일한 체적 분율로 첨가하였다. 윤활제의 표면 개질에 따른 마이크로 블레이드 결합재의 내마모성과 굽힘 강도 시험을 행하였고, 실착 절삭 시험을 위한 마이크로 블레이드 시편을 제작하여 수명 및 효율을 평가하였다. Cu/Sn 금속 결합재 파면에서의 $WS_2$ 입자 방향 분석을 통해 표면 개질 과정을 거친 $WS_2$가 압축소결 공정 중 압축 방향에 수직하게 위치하려는 경향이 크게 나타났으며, 이는 소결체의 강도와 경도를 향상시켰다. 마이크로 블레이드의 절삭 효율 및 수명을 평가하기 위한 실착 절삭 시험 결과, 윤활제 표면 부식처리는 처리하지 않은 경우에 비하여 절삭성능은 비슷하게 관찰되었으나 결합재와의 계면 결함을 줄이므로써 블레이드의 수명을 연장시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.108-110
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• 2008

다이아몬드마이크로블레이드의 윤활제첨가에 따른 절삭 성능과 수명향상을 위해 절삭에 따른 블레이드의 마모량을 측정시험을 행하였고 블레이드의 절삭성능을 평가할 수 있는 지표인 일정속도로 절삭 중 블레이드의 전력소모량을 측정하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.2 s.10
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• pp.53-59
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• 2007

NREL Phase VI 12% 축소모델을 사용한 표준풍력터빈 풍동시험은 2006년에 1차 시험이 수행되었다. 1차 풍동시험은 복합재블레이드를 사용하여 표준조건(설치각 3도)에 대해 수행되었으며 블레이드 표면상태에 따라 측정값이 영향을 받는 것을 파악하였다. 2007년 4월에 수행된 2차 풍동시험은 표면상태의 영향을 보다 정확히 파악하기 위해 알루미늄 블레이드를 사용하여 시험을 수행하였으며, 블레이드 제작 정밀도에 따른 영향을 파악하였다. 낮은 레이놀즈 수 영역(저속영역)에서는 블레이드 표면상태 따라 토크 값 다르게 나타나며, 블레이드 끝단 부근의 제작 정밀도는 최대 토크 이후의 영역에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 0.1mm 이내의 정밀도로 제작된 모델의 경우 NREL 시험결과와 전체적인 형상이 유사하게 나타나며, 축소효과에 의한 영향으로 최대토크는 약 25% 정도 감소현상을 보이고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.357-360
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• 2007

NREL Phase VI 12% 축소모델을 사용한 표준풍력터빈 풍동시험은 2006년에 1차 시험이 수행되었다. 1차 풍동시험은 복합재 블레이드를 사용하여 표준조건(설치각 3도)에 대해 수행되었으며 블레이드 표면상태에 따라 측정값이 영향을 받는 것을 파악하였다. 2007년 4월에 수행된 2차 풍동시험은 표면상태의 영향을 보다 정확히 파악하기 위해 알루미늄 블레이드를 사용하여 시험을 수행하였으며, 블레이드 제작 정밀도에 따른 영향을 파악하였다. 낮은 레이놀즈 수 영역(저속영역)에서는 블레이드 표면상태 따라 토크 값 다르게 나타나며, 블레이드 끝단 부근의 제작 정밀도는 최대 토크 이후의 영역에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 0.1mm 이내의 정밀도로 제작된 모델의 경우 NREL 시험결과와 전체적인 형상이 유사하게 나타나며, 축소효과에 의한 영향으로 최대토크는 약 25% 정도 감소현상을 보이고 있다.

• Clean Technology
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• v.23 no.1
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• pp.90-94
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• 2017

These days much efforts are being dedicated to wind power as a potential source of renewable energy. To maintain effective and uniform generation of energy, defect preservation of turbine blade is essential because it directly takes effects on the efficiency of power generation. For the effective maintenance, early measurements of blade defects are very important. However, current technologies such as ultrasonic waves and thermal imaging inspection methods are not suitable because of long inspection time and non-real time inspection. To supplement the problems, the study introduced a method for real time defect monitoring of a blade surface based on surface wave technology. We examined the effect of various parameters such as micro-cracks and peelings on the propagation of surface wave.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.05a
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• pp.49-52
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• 2008

The numerical analysis for gas temperature of turbine blade surface has been performed to investigate development of temperature with various blade edge shape. Two different types of the turbine which one is "Sharp" edge and the other is "Round" edge was modeled. Computations have been carried out several turbine rotational speeds in the range from 0 to 10,000 rpm for the each types of turbine edge shape. As a result, the more rotational speed of turbine increased, the more turbine blade's temperature decreased. It is also found that the surface temperature of turbine blades for sharp type edge were lower than the round type edge.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.12 no.4
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• pp.48-55
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• 2008

In this paper, numerical analysis of the surface gas temperature on turbine blades has been performed to investigate the temperature profiles characteristics of a partial admission supersonic turbine driven by high temperature and pressure gas of pyro-starter with two different types of turbine blade edge shape. In order to examine the surface gas temperature on turbine blades at initial starting, computations tlave been carried out at several turbine rotational speeds in the range of $0{\sim}10,000$ rpm for each type of turbine edge shape. "Sharp" edge and "Round" edge types were taken as the turbine edge shape factor. As turbine rotational speed increased, the average temperature of turbine blades was further decreased. It was also found that the surface temperature of turbine blades with a sharp edge was lower than round-type edge turbine blades.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.94-97
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• 2008

As the partial admission turbine has a intrinsically unsteady and three dimensional flow region, numerical calculation time of these study has been too long time. The numerical analysis for gas temperature of turbine blade surface has been performed to investigate development of temperature with various pyro start pressure. Computations have been carried out several turbine rotational speeds in the range from 0 to 16000 rpm and inlet conditions with 1423K, 7.2MPa. As a result, the more rotational speed and pyro starter pressure of turbine increased, the more turbine blade's temperature decreased. It is also found that flow field of turbine blade inlet area at pyro starter pressure of 5.75MPa and rotational speed of 12100 rpm formed surface temperature uniformly.