• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.170-177
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 소형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상설계 및 유동해석에 의한 성능 검토에 관한 내용을 정리한 것이다. 2차원 형상의 로터 블레이드에 대하여 단일유관이론을 적용하여 설계하였으며, 설계 결과에 대해서 2차원 수치유동해석을 수행하여 해석결과의 검토로부터 3차원 로터 블레이드 기본 형상을 결정하고, 3차원 수치유동해석을 통하여 풍력터빈 로터 블레이드의 형상 결정 및 성능 검토를 하였다. 본 연구의 결과로부터 상대적 저풍속에서 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상을 도출하였고, 수치유동해석으로부터 정격출력 200 W를 확보할 수 있음을 확인하여, 본 연구에서 적용한 설계법의 타당성을 확보하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.344-350
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드 형상에 대한 구조 안정성을 평가하기 위하여 단방향 유체-구조 연성 해석 기법(FSI: Fluid-Structure Interaction)을 적용한 구조해석을 수행하였다. 설계된 수치해석 모델에 대한 3차원 모델링 형상 데이터를 이용하여 격자를 생성하고, 풍력터빈 유동장에 대한 유동해석을 수행하여 구해진 압력데이터를 구조해석 모델에 맵핑한 후 단방향 유체-구조 연성 해석을 수행하였다. 단방향 유체-구조 연성 해석에서 평가되는 최대응력과 각 물성데이터의 항복강도기준으로 안정성을 평가하였다. 유동해석은 정격풍속 10 m/s와 극한 풍속 60 m/s에 대하여 수행하였다. 구조해석 결과로 최대변형량은 블레이드 상부 끝단 측면에서 나타나며, 최대등가응력은 블레이드 외면과 내부 보강재 부분, 스트럿 부분에서 나타나지만, 재료의 항복강도와 최대등가응력 비교시 안전율이 2.21이므로 구조적으로 안전함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.88-92
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• 2017

풍력은 자원이 풍부하고, 끊임없이 재생되며, 공해물질 배출이 없어서 친환경적인 점에서 화석에너지 고갈 시에 대비한 유망한 대체 에너지원으로서 각광받는 에너지이다. 풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수평축 풍력발전기와 수직축 풍력발전기로 구분되며, 수직축은 발전효율이 낮은 단점이 있는 반면에 바람의 방향에 영향을 받지 않아 요잉 시스템이 필요가 없어 구조가 간단하고, 저 풍속에서도 풍력발전이 가능한 장점이 있어 현재 소형 수직축 풍력발전기가 주목받고 있다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 자이로밀형, 힌지형, 양문형의 블레이드 형태에 따른 소형 수직형 풍력발전기를 이용하여 1m/s~11m/s의 가변풍속에 따른 발전기의 출력전압 및 출력전류를 분석하였다. 연구결과 최대풍속 11m/s일 때 발전기 출력전압은 양문형 블레이드를 적용 시 자이로밀형 블레이드보다 67%, 힌지형 블레이드보다 9%가 증가되었으며, 발전기 출력전류는 양문형 블레이드를 적용 시 자이로밀형 블레이드보다 93%, 힌지형 블레이드보다 5%가 증가되었다. 본 연구를 통해 저풍속 및 고풍속에서의 발전이 용이한 양문형 블레이드의 우수한 출력특성과 실용화 가능성을 확인하였다.