• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.5-11
• /
• 2012

This study is to develop a 1kW-class horizontal axis wind turbine(HAWT) rotor blade which will be applicable to relatively low wind speed regions in southwest islands in Korea. Shape design of 1kW-class small wind turbine rotor blade is carried out using a blade profile with relatively high lift to drag ratio by blade element momentum theory(BEMT). Aerodynamic analysis on the newly designed rotor blade is performed with the variation of tip speed ratio. Power coefficient and pressure coefficient of the designed rotor blade are investigated according to tip speed ratio.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.30-35
• /
• 2012

Aerodynamic torque of wind turbine has nonlinear properties. Nonlinearity of aerodynamic torque is very important in wind turbine in the aspect of control. The traditional torque control method using optimal mode gain has been applied in many wind turbines but its response is slower as wind turbine size is larger. In this paper, a torque control method using a nonlinear parameter of rotor speed among nonlinear properties of aerodynamic torque. Simulink model is implemented to obtain the nonlinear parameter of rotor speed and numerical simulations for a 2MW wind turbine are carried out and simulation results for the traditional and proposed torque control methods are compared.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.22-31
• /
• 2008

In this study, computer applied engineering (CAE) techniques are fully used to conduct structural and dynamic analyses of a huge composite rotor blade. Computational fluid dynamics is used to predict aerodynamic load of the rotating wind-turbine blade model. Static and dynamic structural analyses are conducted based on finite element method for composite laminates and multi-body dynamic simulation tools. Various numerical results for aerodynamic load, static stress, buckling and dynamic analyses are presented and characteristics of structural behaviors are investigated herein.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.182.1-182.1
• /
• 2010

현재 전 세계적으로 가장 널리 개발하고 보급되어지고 있는 풍력산업의 시장 규모는 매년 확대되고 있다. 특히 소형 풍력발전 시스템은 낙도 등의 전력 공급이 어려운 지역에 경제성 있는 전력 보급을 가능하게 한다. 국내의 미전화 지역과 일반 가정에서 풍력 에너지 자원을 적극 활용 개발하기 위해서 보다 우수한 성능의 풍력발전기용 블레이드를 설계하고자, 공기역학적인 최적설계에 대해 연구함으로써 추후 보급형 풍력발전 시스템의 개발에 필요한 설계 기술을 확립하고자한다. 본 연구는 설계된 블레이드의 유동해석 및 성능예측을 위하여 경제적으로 많은 지원이 필요한 대규모 풍동실험이 아닌 상용 CFD를 사용하여 보다 효율적으로 우수한 성능을 가지는 풍력 터빈을 설계함에 있다. Reynolds Averaged Navier-Stokes 방정식에 기반을 둔 CFD의 경우 이론적으로 명확한 해석이 가능하고, 실제 터빈의 운전 환경과 동일한 다양한 물리적 변수를 입력 데이터로서 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 풍력 터빈의 설계 과정에서 반영된 미소한 블레이드 형상변화 및 운전 조건의 변화에 따른 유동장의 변화 및 풍력터빈 성능을 정확히 예측할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2017년도 추계학술대회
• /
• pp.143-144
• /
• 2017

에어보트(Air boat)는, 판옥선처럼 선체 밑바닥이 편평한 형태로 되어있어 물위는 물론 일반 선박이 갈 수 없는 얕은 수면, 늪지수풀 위를 달릴 수 있는 모터보트의 한 종류로서, 팬 보트(Fan boat) 혹은 덕 보트(Duck boat)라고 불리기도 한다. 선체상부 뒤쪽에 장착된 로터의 회전에 의한 풍력으로 추진되며, 로터 바로 뒤에 방향키가 있다. 선체 재질로는 스틸, FRP 등이 사용되고 있으나 최근 고부가선박을 대상으로 알루미늄, 탄소섬유 사용이 늘어나고 있다. 주로 수상 크루징, 낚시, 스쿠버 등에 활용되며, 특히 선저의 독특한 형상으로 인해 군사용, 인명구조용, 수산물수송용 등 특수 목적으로도 사용된다. 이 연구에서는 에어보트 국산화 개발을 위해 주요 개발항목을 도출하고, 12인승 보트를 제조하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
• /
• pp.185-186
• /
• 2018

에어보트(Air boat)는, 판옥선처럼 선체 밑바닥이 편평한 형태로 되어있어 물위는 물론 일반 선박이 갈 수 없는 얕은 수면, 개펄, 빙상, 늪지수풀 위를 달릴 수 있는 모터보트의 한 종류이다. 선체상부 뒤쪽에 장착된 로터의 회전에 의한 풍력으로 추진되며, 로터 바로 뒤에 방향키가 있다. 선체 재질로는 스틸, FRP가 주로 사용되고 있으며 최근 알루미늄, 탄소섬유의 적용이 늘어나고 있다. 수상크루징, 낚시, 스쿠버 등에 활용되며, 선저의 독특한 형상으로 인해 군사용, 인명구조용, 수산물수송용 등으로도 사용된다. 이 연구에서는 12인승 비미니탑 에어보트를 설계, 제작하고 해상 시운전을 실시하였다. 또한 소음저감을 위해 머플러를 설계 제작하고, 35노트에서 75~78dB 수준으로 성능을 검증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제35권8호
• /
• pp.1063-1069
• /
• 2011

본 논문은 2 MW급 풍력터빈 3기로 구성된 6 MW 해상풍력발전단지의 풍력터빈 이격거리에 따른 공기역학적 출력 변화를 전산유동해석을 활용하여 연구한 것이다. 육상 뿐만 아니라 해상풍력발전단지에 있어서 레이아웃 설계는 풍력발전단지 초기 투자비, 년간 발전량 및 유지보수비에 영향을 끼치는 핵심 인자이다. 각 풍력터빈 로터에 대해서 모멘텀 소스를 가지는 액츄에이터 디스크가 아닌 완전한 3-D 모델에 대해서 전산유동해석 기법을 적용하여 연구하였으며 이는 기술적으로 큰 의미를 가진다. 본 논문의 연구결과는 향후 해상풍력발전단지 레이아웃 설계에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제39권8호
• /
• pp.693-702
• /
• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

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

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.455-463
• /
• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.