• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.182.2-182.2
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• 2010

설계단계의 풍력발전시스템 하중계산은 20년이 넘는 시스템 수명과 효율을 결정하는 중요한 부분이다. 일반적인 규정서 기반의 설계하중 계산은 실제 풍황 조건인 발전기 상호 간섭, 설치 지형의 특성 등을 상세히 묘사하기 어렵다. 풍력발전기 설계 단계에서 검토된 평균풍속 또는 난류강도 등이 규정(IEC, GL 등)을 만족한다 하더라도 설계값과 실제값은 서로 다른 결과를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 기 설계된 풍력발전기가 최적 효율을 낼 수 있는 풍력단지의 풍황 특성(평균풍속과 난류강도 등)의 범위를 보다 정확하게 제시하여 설치되는 풍력발전기의 수명과 효율을 높이는 방법을 연구하였다. 이를 위하여 당사의 2MW급 IEC Class II-A로 설계된 직접 구동형 풍력발전기에 대해, 다양한 평균 풍속(7m/s~10m/s)과 난류강도(14%~20%)를 고려한 하중 계산을 수행하였다. 하중 분석을 통해 실제 풍황 조건에 따른 극한하중 산출 및 피로수명의 민감도를 검토하여 풍력발전기 운용의 풍속과 난류강도의 최적범위 제시하여 발전단지 설계에 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.55-58
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• 2005

풍력발전기에 있어서 보호 및 제어 시스템은 그 효율, 성능, 안전 및 수명까지도 영향을 미칠 수 있는 중요한 구성요소이다 따라서 제어 시스템은 풍력발전기의 최대 효율 및 가동률을 확보하여야 하며 풍력발전기에 문제가 발생할 경우 즉시 가동을 정지할 수 있도록 안전성을 확보할 수 있도록 설계되어야 한다. 본 연구에서는 "750kw급 Gearless형 풍력발전시스템 개발" 과제의 일환으로 수행되었던 풍력발전기용 제어시스템의 설계 및 제작 과정과 상용제품으로서의 본 제어 시스템을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.98-98
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• 2004

풍력발전시스템은 풍력을 동력원으로 하여 풍차 블레이드를 회전시킴으로 발생하는 동력이 발전기를 작동하여 전기를 발생시키는 무공해 발전시스템의 하나로서 현재 대체 에너지원으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 저 회전 고 토크 특성의 풍력에너지를 고 회전 저 토크 특성으로 작동되는 발전기로 전달하기 위하여 증속기를 사용한다. 풍력발전시스템용 증속기는 지상에서 높고 제한된 공간 내에 위치하게 되어 보수가 용이하지 못하므로 최적화한 구조 및 높은 신뢰수명이 요구된다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.60.1-60.1
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• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.189.2-189.2
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• 2010

The purpose of this study is fatigue damage assessment for large sized casting parts (hub and mainframe) of the 3MW offshore wind turbine by computer simulation. Hub and mainframe durability assessment is necessary because wind turbine have to guarantee for 20 years. Fatigue life evaluation must be considered all of fatigue load conditions as the components are wind load transmission path. Palmgren-Miner linear damage accumulation hypothesis is applied for fatigue life estimation with stress-life approach. S-N curve for the spheroid graphite cast iron EN-GJS-400-18-LT is derived according to durability guidelines. Reduction factors were applied for survival probability, surface roughness, material quality and partial safety factor according to Germanischer Lloyd rules. To calculate fatigue damage, stress tensors, extracted from the unity load calculation from ANSYS is multiplied with time track of fatigue loads extracted from GH bladed. Damage accumulation is performed with all of fatigue load conditions at each finite element nodes. In this study maximum nodal damage value is under 1.0. casted parts are safe. This research was financially supported by the Ministry of Knowledge Economy(MKE), Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT) and Honam Leading Industry Office through the Leading Industry Development for Economic Region.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.1
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• pp.1-9
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• 2014

Structural loading on a wind turbine is due to cyclic loads acting on the blades under turbulence and periodic wind field. The structural loading generates fatigue damage and fatigue failure of the wind turbine. The individual pitch control(IPC) is an efficient control method for reducing structural loading. In this paper, we present an IPC design method using Decentralized LQR(DLQR) and Disturbance accommodating control(DAC). DLQR is used for regulating rotor speed and DAC is used for canceling out disturbances. The performance of the proposed IPC is compared with CPC, which was designed with a gain-scheduled PI controller. We confirm the effect of fatigue load reduction with the use of damage equivalent load(DEL).

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.28-28
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• 1999

본 연구는 이전 연구에서 500KW급 중형 수평축 발전기를 설계하였던 경험을 토대로 750KW급 대형 수평축 풍력발전용 복합재 회전날개를 개발하기 위해 수행되었다. 회전날개의 대형화에 따른 구조강도 확보 및 경량화 문제를 해결하기 위해 날개의 단면구조를 변경하였고, 주 하중을 받는 스파부분을 보강하였으며, 취급이 어렵고 가격이 비싼 노맥스 허니컴 대신에 폼을 사용한 샌드위치 구조를 적용하였다. 또한 경량화를 위해 금속재 플렌지형 허브부분 접합방식을 삽입볼트 접합방식으로 구조 설계를 변경하였다. 이러한 복합재 회전날개의 구조적 안정성을 확인하기 위해 상용 유한요소 해석 코드인 NISA II를 사용하였으며, 선형정적해석, 고유진동수해석, 국부 좌굴해석 등을 수행하여, 무게의 증가는 최대한 억제하면서 대형화에 따른 구조강도의 확보가 이루어졌음을 확인하였고, 피로수명해석을 통하여 20년 이상의 요구 수명을 만족함을 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.249-250
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• 2016

본 논문에서는 3병렬 풍력발전 시스템의 직류단 전류 리플을 저감하기 위한 인터리빙 기법을 제안한다. 병렬 구조의 풍력발전 시스템은 각 발전기 측 컨버터의 전류 고조파로 인해 직류단에 전류 리플이 발생한다. 이러한 전류 고조파들의 합과 관련된 전류 리플은 직류단 커패시터의 수명 단축 및 전체 시스템의 손실을 유발한다. 이를 방지하기 위해 3병렬 풍력발전 시스템에서의 전류 고조파를 분석하고, 전류 리플을 최소화하기 위한 최적의 인터리빙 각을 구하여 전류 리플을 저감하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법의 타당성을 PSIM 시뮬레이션을 통해 확인한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.11a
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• pp.348-350
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• 2003

본 논문에서는 태양광-풍력 복합발전시스템의 발전용량 예측을 통한 시스템 시설투자비 및 발전단가와 경제성에 대하여 분석한다. 도시지역의 일사량 및 풍속 데이터를 기초로 하여 복합발전시스템의 일일 발전량을 구하고, 수용가의 일일부하패턴과 수요부하를 고려하여 태양전지 어레이와 풍력발전기의 용량을 산정한다. 그리고 용량 산정에 따른 복합발전시스템의 초기투자비용과 연간 발전량, 연간 소요경비 등의 요소를 고려하여 총 수명가 분석법(Total Life-Cycle Cost Analysis)에 기초한 발전단가를 계산하고 잉여전력을 계통에 판매할 경우의 경제성을 평가한다.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.5
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• pp.342-350
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• 1994

본 연구를 통하여 기존에 사용되고 있던 알루미늄 압출재 블레이드를 복합재료로 대치하여 개 발함으로써 이의 타당성을 검토하여 보았다. 풍력발전기의 개발 추세는 점차 메가와트 (megawatt)급 시스템으로 진행되어 터빈 블레이드가 대형화됨에 따른 터빈브레이드의 경량화 및 내구력의 향상이 절실히 요구된다. 이는 복합소재의 사용으로 경량화를 통한 시스템 각요소의 제작비용절감 및 내구력 향상을 통한 시스템의 수명증대의 효과를 확보할 수 있을 것이다. 그 러나 복합재료를 사용한 터빈 블레이드는 기존의 알루미늄을 이용한 재료보다는 가격경쟁에서 다소 떨어지며 제작공정상의 어려움과 정밀한 설계기술의 미개발 등 아직도 많은 난점을 안고 있는 실정이다. 그러나 현재 풍력에너지 이용 선직국의 개발추이로 보아 대용량시스템의 터빈 블레이드는 복합소재의 사용이 필수적이며 보다 효율적인 양산시스템의 구축과 최적설계에 대한 연구가 지속적으로 실시되면 기존의 블레이드와는 충분한 경쟁성을 확보할 것으로 전망된다.