• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.251-252
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• 2020

화석연료 사용으로 발생하는 환경문제 대처방안으로 풍력 등 신재생 에너지원 사용의 필요성이 강조되고 있으며, 이러한 사회적 요구에 따라 신재생 에너지 발전 시스템의 대용량화 추세에 있다. 시스템 대용량화에 있어 안정적인 에너지 발전과 공급을 위해 전력변환장치의 신뢰성 향상이 필요하다. 특히, 풍력발전시스템의 경우 돌풍 등 일정하지 않은 풍속으로 인하여 전력변환장치의 잦은 고장이 발생하고, 이는 전체 시스템의 신뢰성 결정에 주된 영향을 미친다. 본 논문에서는 병렬형 전력변환장치에서 높은 고장률을 보이는 스위칭 소자의 열적 스트레스를 줄이기 위한 무효전력순환 기반 능동 열 제어기법을 제안한다. 제안한 기법의 동작특성을 이론적으로 분석하고, 열 회로망 시뮬레이션을 통해 그 영향을 검증한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.546-549
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• 2009

풍력을 이용한 풍력발전기의 효율적 전력변환 시스템을 연구개발하기 위해서는 바람의 특성을 실내에서 정확히 구현할 수 있는 모의시험장치인 시뮬레이터가 요구된다. 모의시험장치는 바람을 받아 회전하는 블레이드 대신 풍속 값을 입력하여 전동기가 발전기에 토오크(torque)를 공급하게 된다. 모의시험장치를 설계하고 구현에 있어서 중요한 요소는 블라인드의 관성시정수와 축소모델인 5.83kW 모델 발전기 설계제작 그리고 고효율의 전력변환장치 설계 및 인버터 특성 알고리즘 구현이다. 본 논문은 2MW Gearless형 풍력발전기 KBP-2000M을 400:1 축소하여 제작한 모의실험장치에 최고의 출력 파워를 얻도록 Pitch Control 알고리즘을 적용한 측정 결과를 소개한다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.11 no.4
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• pp.349-360
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• 2006

Controller for doubly-fed induction-type wind generation system should be designed with mechanical power on blade. The controller in this paper consists of upper level controller and lower level controller. The upper level controller determines operating modes according to mechanical input power and calculates proper reference values. There are 4 operating modes - minimum speed control, variable torque control, torque limit control and idle mode. The lower level controller performs current regulated PWM control of rotor-side converter and grid-side inverter. A wind turbine simulator is implemented using doubly-fed induction-type generator and DSP based back-to-back converter to verify the performance of designed controller experimentally.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1885-1889
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• 2006

제주지역은 대륙과 해양을 연결하는 요충지로서 한라산을 중심으로 동서사면은 $3{\sim}5^{\circ}$의 완만한 경사를 이루고 있다. 연평균 강우량은 1,975mm로서 국내 최다우 지역이나 제주도의 지질 특성상 도내 대부분의 지역이 투수성이 높은 다공질 현무암으로 구성되어 있는 관계로 지표수의 발달이 미약한 반면 지하수가 풍부하게 부존되어 있으며 기저지하수, 준 기저지하수, 상위지하수, 기반암지하수로 이루어져 있다. 최근 우리나라의 교토의정서 비준으로 인한 온실가스 감축이 불가피함에 따라 대체 재생가능한 에너지를 이용한 풍력발전시대가 도래하고 있으며, 제주 행원풍력발전단지에 설치된 총 15기 발전장치의 현실성과 경제성 입증을 통해 제주지역의 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 제안하였다. 본 연구는 제주, 고산, 서귀포, 성산포지역에 대한 제주지방기상청 연평균 풍속자료$(2004{\sim}2005)$를 통하여 대상지역내 적용 가능한 로터(Roter), 나셀(Nacelle), 타워(Tower), 발전기를 포함한 발전장치를 선정하였으며, 공기역학적(Aerodynamic)특성에서 전기에너지로 변환한 풍력에너지를 지하수 취수시스템으로 적용하기까지의 전력공급절차를 도출하였다. 또한 생산되어진 풍력에너지 용량에 적용 가능한 수중.육상모터펌프를 산정하여 '제주도 지하수개발.이용시설 설치 및 관리기준(2004)'에서 제시한 구조도를 바탕으로 대상지역내 지하수위를 고려한 지하수 취수시스템을 도시하였다. 제주도는 지형 및 지질적인 특성상 수자원을 지하수에 의존할 수밖에 없는 특수한 지역이므로 2002년말 통계를 살펴보면 생활용, 공업용, 농업용으로 각각 57만$m^2$, 11만$m^2$, 56만$m^2$를 포함한 1일 최대 124만$m^2$의 지하수를 사용하고 있다. 따라서 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 도입하여 재생가능한 에너지이용 효과와 세계인이 공감하는 청정한 관광자원으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.187-187
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• 2010

풍력을 이용한 풍력발전기의 전력변환 시스템을 연구개발하기 위해서는 바람의 특성을 실내에서 구현할 수 있는 모의시험장치인 시뮬레이터가 요구된다. 모의시험장치는 바람을 받아 회전하는 블레이드 대신 풍속 값을 입력하여 전동기가 발전기에 토오크(torque)를 공급하게 된다. POSTECH 풍력에너지연구소는 2003년 750kW급 KBP-750D 풍력발전기용 모의시험장치에 이어, 2007년 2MW Gearless형 풍력발전기(KBP-2000M)의 400:1 축소모델인 5.83kW 모의시험 장치를 제작 완료하였다. (주)플라스포사는 모의시험장치를 이용하여 고효율의 전력변환장치 설계와 인버터 시스템 제어 알고리즘을 개발하였고, (주)유니슨은 2MW 풍력발전기용 통합연동제어 시스템을 제작 완료하여 2009년부터 대관령 실증단지에 초도품을 설치하고 실증운영 중에 있다. 본 논문은 대관령 실증단지에서 실시한 2MW 풍력시스템 실증과정에서 획득한 풍향과 풍속 데이터를 시각적으로 쉽게 보고 이해할 수 있도록 3D모델 처리방안을 적용하여 모의시험 장치에 구현한 내용이다. 풍력발전기 개발은 현재 대형화 추세에 있으며 연구개발 단계에서 풍력발전기의 발전 및 제어부분의 기능적 안정성 확보와 효율성 증대를 위한 적절한 시험은 필수적이다. 그러나 풍력발전기의 특성상 타워를 건설하고 회전자 블레이드를 사용하여 시험한다는 것은 설치 공간과 비용의 제약이 따른다. KBP-2000M (2MW) 모의시험장치는 풍력발전기와 같은 대형장비를 연구 개발하는데 필수적이며, 실증을 통해 획득한 Data를 적용함으로서 재품의 문제점을 찾아내고 성능향상을 도모하는데 필요하다. 실증 Data를 시각적으로 3D로 표현함으로서 현장의 풍속/풍향 변화를 사실감 있게 느끼게 되었다. 앞으로도 풍력발전기를 연구개발하거나 성능향상을 위해서는 적절한 제어와 안전을 위한 연동장치를 갖춘 스케일 다운된 모의시험장치 구축이 요구될 것이다. 풍력발전기의 실증과정에서 획득한 데이터를 모의시험장치에 적용(Feedback)하여 지속적인 성능향상을 높여나갈 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.37-41
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• 2005

풍력을 이용한 풍력발전기의 전력변환 시스템을 개발하기 위해서는 바람의 특성을 정확히 분석하고 이를 대치할 수 있는 모의시험 장치인 시뮬레이터가 필수적이다. 모의시험 장치는 풍향 풍속등의 인자들을 입력받아 회전자 블레이드의 토오크를 전동기가 대신해서 발전기에 공급하게 된다 본 논문에서는 풍력발전 모의시험 장치를 이용하여 750-kW gearless형 풍력발전기의 축소모델인 20-kW 모델 발전기와 고효율의 전력변환 장치 설계 및 인버터 특성을 위한 시험용 지그에서의 시험한 결과를 보이고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.4
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• pp.289-309
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• 2014

A rotor blade is an important device that converts kinetic energy of wind into mechanical energy. Rotor blades affect the power performance, energy conversion efficiency, and loading and dynamic stability of wind turbines. Therefore, considering the characteristics of a wind turbine system is important for achieving optimal blade design. This study examined the general blade design procedure for a wind turbine system and aero-structure design results for a 2-MW class wind turbine blade (KR40.1b). As suggested above, a rotor blade cannot be designed independently, because its ultimate and fatigue loads are highly dependent on system operating conditions. Thus, a reference 2-MW wind turbine system was also developed for the system integrated load calculations. All calculations were performed in accordance with IEC 61400-1 and the KR guidelines for wind turbines.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.193-194
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• 2015

신재생에너지를 이용한 발전 기술 중에 있어서 풍력발전기술은 특히 발전하고 있다. 그 결과, 풍력발전으로 생산한 전력량은 매년 증가하고 있다. 본 논문에서는 풍력발전기의 계통연계를 위한 소프트스위칭이 가능한 3상/단상 직접형 전력변환시스템의 SV-PWM 제어기법을 제안한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 유효성을 검증한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1354-1355
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• 2011

화석에너지의 유한성과 공해문제로 인해 대체에너지 개발에 대한 관심이 고조되는 가운데 태양광발전과 풍력발전이 그 중에서 가장 활발하게 연구되고 실제 이용비율도 상당히 높은 편이다. 이는 외기 기후변화에 대한 상대적인 보완성을 가진 두 가지 형태의 에너지원으로부터의 에너지변환과정으로 인해 그 이용이 더욱 부각되고 있다. 기존의 풍력발전시스템, 태양광발전시스템 또는 풍력/태양광 복합발전시스템 중 대형발전시스템의 경우는 일사량센서나 풍속센서를 부착하여 최대 출력점 제어나 외기환경 인식을 위해서 일사량이나 풍속과 같은 외기환경정보를 획득하여 사용하며 이를 교육용 또는 외기환경정보를 분석하는데 이용하기도 하고, 다양한 표시장치를 통해 표시하기도 한다. 그러나, 일사량센서나 풍속센서는 고가의 센서로 대형 태양광발전시스템이나 풍력발전시스템에서는 여러 개소의 설치를 통해 보다 정확한 정보를 획득해야 하며, 이를 위해 많은 개수의 센서가 필요하다. 현실적으로 여러 개의 센서는 고가의 설치 비용으로 인해 샘플링을 위해서만 설치될 뿐 발전시스템의 설치사이트의 다양한 분석이 어려운 점이 있었다. 본 논문에서는 풍속센서나 일사량센서 없이 태양전지모듈로부터 직접 일사량을 검출하는 방식의 일사량 정보획득과 풍력발전시스템에서의 풍속정보를 획득하는 방법을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.40-41
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• 2011

알려진 바와 같이 전 세계는 에너지 고갈 및 고유가 그리고 $CO_2$ 감축 등 여러 가지 에너지 문제에 직면 해 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 대체 에너지에 대한 연구를 활발히 진행하고 있으며, 그중 태양광, 풍력, 조력 및 지열을 이용한 발전이 대부분의 대체 에너지 시장을 차지하고 있다. 태양광 및 풍력 발전을 비롯한 대체 에너지 발전의 경우 전력변환기가 필수적이다. 이미 고정된 효율을 가지는 발전 시스템에서 최대의 효율로 발전된 전력을 변환하기 위해 전력변환기의 효율 증대에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 태양광 발전용 전력변환기에서 효율을 증대시키기 위해 스위칭 방식에 있어서 혼합 변조를 이용하였으며 이를 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.