• 산업기술연구
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• 제26권A호
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• pp.75-80
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• 2006

A vibration monitoring is performed on a 1kW class stand alone wind turbine(W/T). When a W/T model is developed, general performance under various wind condition should be verified to introduce the product in the market. Especially, vibration characteristics within operating speed range are very important in the aspect of structural stability as well as generator's electrical efficiency. This paper examines the vibration performance of a home made 1kW W/T. Various data of the W/T model are acquired in real time using a remote vibration monitoring system installed in Daekwanryung test site. Vibration stability of the W/T structure is diagnosed based upon the data and the result is used to estimate the applicability of the W/T model.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권1호
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• pp.36-42
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• 2013

The performance of the wind turbine is determined by wind speed and unsteady flow characteristics. Unsteady wake flow causes not only the decline in performance but also structural problems of the wind turbine. In this paper, conceptual designs for the wind turbine tower are conducted to minimize unsteady wake flow. Numerical simulations are performed to inspect the shape effect of the tower. Through the installation of additional structures at the rear of the tower, the creation of Karman vortex is delayed properly and vortex interactions are reduced extremely, which enhance the stability of the wind turbine. From the comparative analysis of lift and drag coefficients for each structure, it is concluded that two streamwise tips with a splitter plate have the most improved aerodynamic characteristics in stabilizing wake flow.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.663-670
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• 2011

In this study, the design and verification of 6kW class lift-type vertical-axis wind turbine (VAWT) has been conducted using advanced CAE technique based on computational fluid dynamics (CFD), finite element method (FEM), and computational structural dynamics (CSD). Designed aerodynamic performance of the VAWT model is tested using unsteady CFD method. Designed structural safety is also tested through the evaluation of maximum induced stress level and resonance characteristics using FEM and CSD methods. It is importantly shown that the effect of master eccentricity due to rotational inertia needs to be carefully considered to additionally investigate dynamic stress and deformation level of the designed VAWT system.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.114-120
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• 2007

Vibration performance of a 6 kW stand-alone wind turbine(W/T) generator is investigated under the wind environment of Daegwanryung mountain area. In the W/T, wind condition, power performance and structural stability are correlated each other An integrated monitoring system which consists of accelerometers, anemometers, power meters and auxiliary sensors for atmospheric data are constructed to measure the required data simultaneously. Based upon the data acquired over a long period of time, vibration performance of the W/T structure is estimated with annual wind data and generating power performance. Within the operating speed range, possibility of severe nitration is diagnosed. Vibration sources are identified and countermeasures are proposed. The goal of the study is to offer the basic information on W/T vibration performance at the design stage of a small stand alone W/T structure.

• 풍력에너지저널
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• 제9권4호
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• pp.57-64
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• 2018

To maximize power generation and reduce the construction cost of a commercial utility-grade wind turbine, the size of the wind turbine should be large. The initial design of the 12 MW University of Ulsan(UOU) Floating Offshore Wind Turbine(FOWT) was carried out based on the 5 MW National Renewable Energy Laboratory(NREL) offshore wind turbine model. The existing 5 MW NREL offshore wind turbines have been expanded to 12 MW UOU FOWT using the geometric law of similarity and then redesigned for each factor. The resonance of the tower is the most important dynamic responses of a wind turbine, and it should be designed by avoiding resonance due to cyclic load during turbine operations. The natural frequency of the tower needs to avoid being within the frequency range corresponding to the rotational speed of the blades, 1P, and the blade passing frequency, 3P. To avoid resonance, vibration can be reduced by modifying the stiffness or mass. The direct expansion of the 5 MW wind turbine support structure caused a resonance problem with the tower of the 12 MW FOWT and the tower length and diameter was adjusted to avoid a match of the first natural frequency and 3P excitation of the tower.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.55-60
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• 2012

The purpose of this study is to investigate the buckling load of filament-wound composite towers for large scale wind-turbine using finite element method(FEM). To define material properties, we used both the effective property method and the stacking properties method. The effective properties method is to assume that composite consists of one ply. The stacking properties method is to assume that composite consists of some stacked plies. First, linear buckling analysis of the tower, filament-wounded with angles of [${\pm}30$] was carried out by two methods for composite material properties, the stacking method and the effective method. and FE analysis was performed for the composite towers according to filament winding angles of [${\pm}30$], [${\pm}45$], [${\pm}60$]. FE analysis results using the stacking properties of the composite were in good agreement with the results by the effective properties. The difference between FEM results by material properties methods was approximately 0~2.3% in buckling Analysis and approximately 0~0.6% in modal analysis. And above the angle of [${\pm}60$], there was a little change of buckling load.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.721-727
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• 2015

풍력 발전기용 기계부품은 주로 자유단조 공법을 통하여 제조된다. 본 연구는 풍력발전기용 타워부품인 도아프레임의 제조하기 위한 발전된 단조공법에 관한 연구이다. 개발된 단조공법의 장점은 원소재 회수율을 높임에 따라 원소재 투입량을 줄임으로 제조원가를 낮춘다. 기존의 단조공업은 유압프레스를 이용하여 단조작업이 이루어지며 최종제품과 단조품의 형상 차이로인하여 많은 부분이 가공으로 제거된다. 하지만 제안된 단조공법은 열간 자유단조와 링롤링공법을 통하여 원소재 회수율을 높이게 된다. 새로운 공법의 유효성은 링롤링 블랭크의 치수와 밀접한 관련이 있기 때문에 유한요소해석을 통하여 블랭크의 치수를 최적화 하였다. 유한요소해석을 통하여 얻은 단조품의 치수는 시제품 생산을 통하여 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.202-209
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• 2008

풍력발전시스템의 실제 운용을 위해서는 성능 예측, 피치 제어, 운용 기법 최적화 등에 관한 연구가 필요하다. 최근에는 새로운 형태의 이중 로터 풍력발전시스템이 개발되어 시험 운전 중에 있다. 이 풍력발전시스템의 특징은 upwind와 downwind 형태의 두개의 로터 시스템이 수평으로 결합되어 있으며, 발전기는 타워 안쪽에 수직으로 설치되어 있다는 점이다. 본 논문에서는 이러한 새로운 형식의 풍력발전시스템의 성능 예측 및 제어 시스템 실험을 위한 시뮬레이션 소프트웨어를 소개하고자 한다. 특히 이 소프트웨어는 FORTRAN과 Matlab/Simulink를 이용하여 계산의 신속성 및 사용자 편의 제공을 고려하여 개발되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.239-247
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• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.