• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.94-99
• /
• 2023

최근 신재생에너지는 주로 사용되는 화석연료의 부족과 환경문제로 풍력에너지와 태양에너지 자원으로 널리 사용되고 있다. 이런 상황에서 풍력에너지는 중요한 에너지원으로 떠오르고 있으며, 풍력 발전 시장은 전 세계적으로 급격한 성장을 보여주고 있다. 본 연구에서는 분리형 블레이드의 선행연구를 위해 일체형 블레이드 공력 설계로 고효율 풍력 터빈 블레이드를 설계를 수행하였다. 블레이드 에어포일은 NACA 4418로 적용하였고, 설계된 블레이드를 평가하기 위해 해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
• /
• pp.281-286
• /
• 2006

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 한국형 해상풍력터빈 블레이드의 최적형상설계를 위한 알고리즘을 구현하는 것이다. 블레이드 단면 익형의 양력과 항력 분포는 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 첫 번째 수준의 설계변수인 각각의 블레이드 지름과 축 회전수에서 익형의 공력변수들과 최소에너지손실 조건을 이용하여 두 번째 설계변수인 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 그리고 성능결과를 바탕으로 반응면을 구성하고, 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 첫 번째 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 목적함수를 죄대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 설계된 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 성능을 구하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권6A호
• /
• pp.369-378
• /
• 2012

이 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 형상 최적화를 위한 직접탐색 기반의 최적화 기법을 적용하고, 최적화 기법간의 성능을 비교하여 효과적인 방법을 제안하고자 하였다. 이를 위하여 수평축 풍력 터빈의 최적설계 코드인 HARP_Opt(Horizontal Axis Rotor Performance Optimizer)을 기반으로 연간 발전량 평가 방법을 수정하고, HARP_Opt에서 적용하고 있는 기존의 유전자 알고리즘과 함께 패턴 서치 방법을 추가 적용하였다. 이를 1MW급 풍력 발전 터빈 블레이드의 단면 형상 최적 설계 문제에 적용하였으며, 기존의 유전자 알고리즘 및 마이크로 유전자 알고리즘, 그리고 패턴 서치 방법의 성능을 비교한 결과, 연간 발전량과 해의 일관성 면에 있어서는 패턴 서치 방법이 상대적으로 우수하였으며, 계산시간 측면에서는 마이크로 유전자 알고리즘이 상대적으로 우수한 것으로 분석되었다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제7권1호
• /
• pp.81-89
• /
• 2012

범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.104-112
• /
• 2014

상반전 풍력터빈은 설계와 성능 관점에서 최근 각광을 받기 시작하고 있다. 본 논문은 NREL S822, S823을 이용하여 설계 및 모델링한 상반전 풍력터빈에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문은 수치해석 기법을 통하여 단일 풍력터빈과 상반전 풍력터빈을 각각 설계하고, 그 성능을 다양한 조건에서 비교하고자 하였다. 그 결과 상반전 풍력터빈은 단일 풍력 터빈에 비해 TSR 3~5 영역에서 보다 높은 성능계수를 나타냈으며, 그 보다 더 높은 TSR 영역에서는 낮은 성능계수를 나타내었다. 이것은 로터 상 하류의 간섭의 간섭 때문이며, 또한 본 연구에서는 낮은 영역의 TSR에서 운전되는 상반전 풍력터빈의 유효성을 함께 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
• /
• pp.432-436
• /
• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• 신재생에너지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.63-71
• /
• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.236.1-236.1
• /
• 2010

Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Due to the high tidal range of up to 9.7m on the west coast of Korea, numerous tidal current projects are being planned and constructed. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system, and its performance is determined by various design variables. In this paper, a design guideline of current generating HAT rotor and acceptable field rotor in offshore environment is proposed. To design HAT rotor model, wind mill rotor design principles and turbine theories were applied based on a field HAT rotor experimental data. To verify the compatibility of the rotor design method and to analyze the properties of design factors, 3D CFD model was designed and analysed by ANSYS CFX. The analysis results and findings are summarized in the paper.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
• /
• pp.25-32
• /
• 2005

The aerodynamic loads at the blade hub and the drive shaft for 1MW horizontal axis wind turbine are calculated numerically. The geometric shape of the blade such as chord length and twist angle can be obtained fran the aerodynamic optimization procedure. Various airfoil data, that is thick airfoils at hub side and thin airfoils at tip side, are distributed along the spanwise direction of the rotor blade. Under the wind data fulfilling design load cases based on the IEC61400-1, all of the shear forces, bending moments at the hub and the low speed shaft of the drive train are obtained by using the FAST code. It shows that shear forces and bending moments have a periodic. trend. These oscillating aerodynamic loads will lead to the fatigue problem at both of the hub and drive train From the load analysis the maximum shear forces and bending moments are generated when wind turbine generator system operates in the case of the extreme speed wind condition.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.504-507
• /
• 2009

The purpose of this work is to predict the low frequency aero-acoustic noise generated from the horizontal axis wind turbine, NREL Phase VI using large eddy simulation and Ffowcs-Williams and Hawkings model provided in the commercial code, FLUENT. Calculated aerodynamic performances such as shaft torque and power are compared with experimentally measured value. Performance results show a good agreement with experimental data within about 0.8%. If the distance by two times is changed from 32D to 64D toward the downstream region, sound pressure level is reduced by about 6.4dB.