• 문화기술의 융합
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• 제7권1호
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• pp.49-57
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• 2021

본 연구는 자연환경 속에서 스스로 성장하는 나무의 시스템을 통하여, 건축물에 있어서도 스스로 에너지를 생산할 수 있는 방법을 모색하고자 한 것으로, 나무의 구조, 순환 및 환경반응 시스템으로 구분하여 실 사례와 문헌중심으로 살펴본 것이다. 1) 나무의 구조는 지상계와 뿌리조직으로 나뉘며, 가압된 세포막들로 강성을 유지한다. 지상계인 줄기와 크라운에 의한 풍력의 저항은 건축물의 내진구조원리에, 측면 뿌리의 판형 버트레스는 수평트러스 및 현수교에 적용될 수 있다. 또한 다세포의 블록들은 공기막 구조의 원리에 해당된다. 2) 나무의 순환시스템에 있어서, 나뭇잎의 미세한 기공을 통한 증산작용은 많은 양의 열 방출로 효과적인 냉각 수단이 될 수 있어, 건축물의 냉방에 직접 도입할 수 있다. 또한 증산 작용은 물의 양수와 급수, 태양 그늘을 이용한 창문의 자동 개폐 등에도 적용될 수 있다. 3) 나무의 잎과 꽃에서 읽어낼 수 있는 환경변화에 따른 반응 시스템은 새로운 감지기술과 재료의 사용을 통하여 건축물의 지붕 및 외피디자인에 적용될 수 있다.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.46-57
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• 2014

본 논문은 한국 풍력산업의 부가가치 창출구조가 선순환을 나타내고 있는지를 풍력기업 내 가치사슬과 풍력산업 내 가치시스템을 통해 분석하고 있다. 연구 방법은 한국 풍력기업을 대상으로 한 설문조사 를 통해 연구개발-생산-이익률 등에 걸친 가치사슬 내 공정 간 인과관계에 대한 회귀분석을 활용하였다. 기업 내 가치사슬 분석 결과, 한국 풍력기업에서 정부의 연구개발 지원은 기업의 연구개발 투자 증가에, 기업의 연구개발 투자 증가는 기업의 연구개발 성과 증가에, 기업의 연구개발 성과 증가는 기업의 생산량 증가에 연쇄적으로 긍정적인 영향을 미치고 있는 것으로 분석되었다. 그러나 생산량 증가가 생산비용의 감소로 이어지지 못하고 경상이익률의 증가에는 기여하지 못한 것으로 분석되었다. 또한, 경상이익률의 증가가 생산량의 증가에는 기여하나, 기업의 연구개발투자 증가에는 기여하지 못하고 있어 가치사슬의 선순환구조가 취약한 것으로 분석되었다. 산업 내 가치시스템은 로터 블레이드, 기어박스, 발전기 등 시스템 그룹과 타워 등 구조물 그룹 상호 간에 정부의 연구개발 지원과 기업의 연구개발투자, 연구개발 성과, 매출액 대비 경상이익률 등에 있어서는 긍정적인 영향을 미치고 있는 것으로 분석되었다. 그러나 생산량과 생산비용 등에서는 상호 간에 긍정적인 효과를 미치지 못하고 있는 것으로 분석되어 산업생태계가 완성되어 있지 못한 것으로 나타났다. 이러한 실증분석의 결과로부터 국내 풍력기업의 공정 간 부가가치의 선순환 구조와 산업생태계를 구축하기 위해서는 규모의 경제효과를 달성하고 경상이익률 증가가 연구개발투자 증가를 유발할 수 있도록 연구개발지원정책을 강화할 필요가 있다. 또한, 한국 풍력산업 내 가치시스템의 원활한 작동을 위해 생태계 정립을 촉진하는 정책을 추진할 필요가 있다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2013년도 춘계학술발표대회
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• pp.711-713
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• 2013

본 연구의 목적은 SCADA 시스템을 이용하여 전력, 발전설비, 송유시설, 가스처리, 도로교통, 폐수처리 등 사회인프라 구조물에 대한 능동적 재난관리 및 방지 방법론을 개발하는 것이다. SCADA 시스템은 원격으로 제어기능을 수행하고, 운영 성능 분석 및 보고하기 위한 컴퓨팅 시스템이다. 여러 제작사의 이기종 설비 시스템들을 단일 SCADA 시스템에서 관리하기 위해서는 이기종간의 데이터 호환과 정보 수집의 일반화가 필요하며, 본 연구에서는 이를 XML 기반의 데이터 통신을 통해 해결하고자 하였다. 본 연구에서는 해상풍력발전 설비의 이기종간 데이터 일반화를 목표로 하였고, 나아가 발전 설비 외에도 이기종 단말의 데이터 동기화가 필요한 경우에 XML을 이용한 이기종 단말의 데이터 수집 방법론을 활용할 수 있을 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.225-243
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• 2014

단독의 파력발전 변환장치(WEC)를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 WEC를 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되고 있다. 본 연구는 방파제로 연구 개발된 압축공기 주입식 방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우 방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토한다. WEC로써의 기능을 검토하기 위해서는 압축공기실에서 유출되어 WEC로 유입되는 압축공기 흐름속도가 정확히 평가될 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을, 압축공기 흐름해석에 Boyle법칙과 단열변화과정에 기초한 상태방정식을 각각 적용하여 수치시뮬레이션을 수행한다. 이로부터 얻어진 해의 타당성은 여러 형태의 구조물에 대한 기존의 수치해석결과 및 실험결과와의 비교로부터 검증되며, 실제의 수치해석에서는 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 고정식 및 부체식의 방파제에서 여러 파라미터들의 변화에 따른 파랑변형율, 구조물의 운동 및 공기흐름속도의 특성을 규명한다. 또한, 풍력발전시스템을 본 구조물에 복합적으로 적용할 수 있으므로 파력과 풍력을 동시에 구비한 복합발전시스템의 방파제로도 기대될 수 있다.

• 한국풍공학회지
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• 제22권4호
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• pp.163-169
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• 2018

본 연구에서는 운전 정지 상태로 회전하지 않는 수평축 해상 풍력터빈 로터에서 발생하는 풍하중을 풍속, 요 각도, 방위각, 피치 각도를 달리하면서 대기경계층 내에서 작동하는 조건으로 평가하였다. 하중 예측 결과의 검증을 위해 단순화 한 블레이드 형상에 대한 블레이드 요소이론과 단순 계산치를 이용하여 얻어낸 공력 하중을 상호 비교하였으며, 코드와 비틀림 각도가 블레이드 스팬 방향에 따라 변하는 NREL 5 MW급 대형풍력터빈 로터에 대해서는 NREL에서 개발한 FAST 해석 결과와 본 연구의 해석 결과를 비교함으로써 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 로터의 하중은 허브 중심을 원점으로 하는 고정된 3축 좌표계에 대해서 힘과 모멘트로 표현되는 6분력 하중으로 나타내었다. 따라서 이 결과는 풍력터빈 시스템의 동적 거동 해석과 로터에서 발생되는 전도 모멘트를 견디기 위해 필요한 지지 구조물의 기초하중 자료로 적용할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.279-286
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• 2021

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.19-26
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• 2024

본 연구에서는 풍력타워 지지구조 연결부 1/12.5 축소모형 실험체의 압축거동을 실험적으로 분석하였다. 압축강도 140MPa의 고성능 시멘트계 그라우트를 연결부에 충전하였으며, 전단키 간격, 형상과 연결부 길이를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 연결부 내의 전단키의 개수가 동일한 경우 연결부 길이보단 전단키의 간격이 작을수록 부착전단강도가 높게 나타났으며, 동일한 간격과 연결부 길이에서는 전단키의 높이가 높을수록 강도가 높게 나타났다. 또한 연결부 슬립량 1.0mm 내외까지 선형거동을 한 후 하중이 증가함에 따라 비선형 거동을 한후 7.0mm 내외의 슬립에서 최대 강도에 도달하는 것으로 나타났다. 전단키의 형상과 간격 등에 따라 강도가 증가함에 따라 파괴형태는 계면전단파괴에서 그라우트 파괴로 변화하는 것으로 나타났으며, 강섬유에 의해 취성적인 파괴는 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제19권2호
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• pp.74-82
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• 2015

최근 화석연료의 사용증가에 따라 대량으로 배출되는 이산화탄소는 지구 온난화 현상을 일으키는 온실가스 중 하나로 지정되어 국제협약을 통하여 온실가스의 배출을 저감하도록 규제하고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소를 저감하는 방법 중의 하나로, 3세대 바이오매스 생산시스템인 해조류를 활용한, 지속가능한 신 개념의 FPSO로서 해상환경 바이오매스 생산시스템의 최적구조를 설계하였다. 이를 위해 격자로 구조물을 설치한 후 해조류의 주변에 LED 조명을 비추어 성장을 최대화 시키는 시스템을 구상하였다. 그리고 기존 해조류의 성장자료를 통하여 해조류의 성장 모델을 만든 후 풍력발전기와 LED 조명을 포함하는 바이오매스 생산시스템을 모델링하여 최적화 도구인 GAMS 프로그램을 이용하여 본 시스템이 환경적 관점뿐만 아니라 경제성 측면에서도 타당성을 가질 수 있는 최적구조를 설계하였다. 또한 기존의 해상환경 바이오매스 생산시스템과 비교하여 최적구조를 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.205-210
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• 2014

기계시스템의 결함을 진단하기 위한 방법으로 패턴인식 기법이 널리 사용되고 있다. 진동신호의 변화를 감지하여 기계시스템의 건전성을 판단하는 방법이 패턴인식 기법이다. 대표적 패턴 인식기법으로 최근 은닉 마르코프 모델과 인공신경망이 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 결함진단에 은닉 마르코프 모델과 인공신경망을 혼합한 방법이 제시되었으며 결함진단 대상 구조물로는 크랙을 가진 회전하는 풍력터빈 블레이드가 선정되었다. 본 연구에서는 크랙발생 여부뿐만 아니라 그 위치 및 크기도 동시에 진단하고자 하였다. 아울러서 본 연구에서는 일정 주파수들을 갖는 모멘트를 대상 구조물에 가함으로써 외부 잡음에도 불구하고 높은 결함진단 확률을 가질 수 있도록 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3B호
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• pp.315-324
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• 2010

본 논문에서는 대규모 유탄성 해석을 통해 초대형 부유식 해상구조물의 설계 차트를 개발했다. 초기 설계단계에 본 챠트를 이용해서 고비용의 유탄성 해석을 사용하지 않고도 초대형 부유식 해상구조물의 유탄성 거동을 예측이 가능하다. 본 논문에서는 두 가지 종류의 설계챠트 I, II을 개발하여 제시하였다. 설계차트 I은 특정 주파수의 파랑에 대한 구조물의 최대응력 응답진폭함수를 얻을 수 있도록 개발되었다. 설계차트 I의 경우 동일한 변장비와 무차원 구조강성계수를 갖는 모든 구조물에 적용이 가능하다. 설계챠트 I과 파랑스펙트럼의 적분을 통해 설계차트 II를 개발하였으며, Beaufort 풍력급에 따른 Bretschneider 스펙트럼을 적용해 해상의 환경요인을 고려하도록 구성되었다.