• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.145-150
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• 2002

본 연구는 국내에서의 지역별 풍력자원을 조사하여 자연에너지인 풍력을 활용하고자 기상청의 기상 관측소 자료를 이용하여 분석하였던 바, 다음과 같이 요약 할 수 있다. 가. 평균풍속의 분포를 보면 제주고층이 10.8m/s로 가장 높았고, 순천이 0.6m/s로 가장적게 나타난 것으로 일반적으로 해안가나 내륙고산지대에서 높은 풍속을 보였다. 나. 풍속지속시간을 보면 대부분의 지역에서 3.0m/s 이상, 연간 5,000시간이상으로 나타나 풍력의 이용가능성을 알 수 있었다. 다. 풍력 에너지 밀도는 인천 142kWh/m$^3$, 제주도 400kWh/m$^3$, 대관령 280kWh/m$^3$, 울릉도 140kWh/m$^3$, 목포 200kWh/m$^3$및 군산 180kWh/m$^3$높게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.432-436
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• New & Renewable Energy
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• v.3 no.3
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• pp.63-71
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• 2007

본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건 설계점은 형상설계를 위한 입력 값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연간에너지생산량을 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

• Journal of Wind Energy
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• v.4 no.1
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• pp.39-45
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• 2013

Massive offshore wind projects of have recently been driven in full gear on the Western Offshore of Korea including the 2.5 GW West-Southern Offshore Wind Project of the Ministry of Trade, Industry and Energy, and the 5 GW Offshore Wind Project of the Jeollanamdo Provincial Government. On this timely occasion, this study performed a general wind resource assessment on the Western Offshore by using the MERRA reanalysis data of temporal-spatial resolution and accuracy greatly improved comparing to conventional reanalysis data. It is hard to consider that wind resources on the Western Sea are excellent, since analysis results indicated the average wind speed of 6.29 ± 0.39 m/s at 50 m above sea level, and average wind power density of 307 ± 53 W/m². Therefore, it is considered that activities shall be performed for guarantee economic profits from factor other than wind resources when developing an offshore wind project on the Western Offshore.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.53 no.2
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• pp.156-163
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• 2015

This paper presents a new framework for design and economic evaluation of wind energy-based electricity supply system. We propose a network optimization (mixed-integer linear programming) model to design the underlying energy supply system. In this model we include practical constraints such as land limitations of onshore wind farms and different costs of offshore wind farms to minimize the total annual cost. Based upon the model, we also analyze the sensitivity of the total annual cost on the change of key parameters such as available land for offshore wind farms, required area of a wind turbine and the unit price of wind turbines. We illustrate the applicability of the suggested model by applying to the problem of design of a wind turbines-based electricity supply problem in Jeju. As a result of this study, we identified the major cost-drivers and the regional cost distribution of the proposed system. We also comparatively analyzed the economic performance of on/off shore wind farms in wind energy-based electricity supply system of Jeju.

• 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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• 2010.11a
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• pp.182.1-182.1
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• 2010

본 논문에서는 3kW 영구 자석형 동기발전기(PMSG)를 이용한 풍력 터빈 시뮬레이터 개발에 대해 기술하였다. 풍력발전 시스템은 블레이드를 포함한 회전부, 동력 전달부, 발전기, 전력변환기로 크게 나눌 수 있으며, 시뮬레이터는 유도 모터와 PMSG, 인버터-컨버터와 제어 시스템으로 이루어진다. 시뮬레이터를 운전하기 위해서는 특정 속도의 바람 모델을 적용하여 풍력 발전기의 회전부에 걸리게 되는 토크와 회전 속도 값이 요구된다. 풍력 터빈 모델로부터 계산값을 시뮬레이터에 맞게 스케일링하여 유도 모터를 구동 한다. 발전기측 컨버터는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 알고리즘을 통해 제어하고 계통측 인버터는 유효 전력과 무효 전력을 제어하도록 한다. PSIM과 MATLAB/SIMULINK를 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 결과를 증명하였다.

• 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 KIEE Conference
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• 2007.11b
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• pp.210-213
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• 2007

오늘날 풍력발전은 신재생에너지 중에서 실효성 및 경제성이 우수한 에너지원으로 지속적인 기술개발에 따라 규모의 대형화와 더불어 이의 확산이 빠르게 진행되고 있어 전력계통에서 차지하는 비중이 점점 증대되고 있다. 바람이 많은 제주도는 풍력발전에서 비교적 유리한 지역으로 평가되고 있어 앞으로 많은 풍력발전설비가 설치될 전망이다. 그러나 풍력발전은 특성상 전력품질 적정 유지 및 전력공급 신뢰도 측면에서 취약한 형태이며 특히 HVDC로 내륙 전력계통과 연계된 제주 전력계통은 HVDC 운전 형태에 따라 순동예비력 확보가 다르게 되어 계통주파수 제어에 어려움이 있게 된다. 본 논문은 HVDC로 연계된 소규모 전력계통인 제주 전력계통의 풍력발전 중대에 따른 계통주파수 변화 특성을 과도안정도 해석프로그램으로 분석하여 풍력발전시스템 계통 연계관련 안전성 등을 조사한 것이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.213_214
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• 2009

전세계적인 추세로 신재생에너지원을 사용한 발전단지가 매우 빠르게 증가하고 있다. 정부에서 정책적으로 지원을 시작한 스마트 그리드에도 신재생에너지원을 이용한 분산전원이 그 핵심이 되며, 그 중심에 경제성 확보가 용이한 풍력발전기 그 중심에 있다. 우리나라에는 풍자원이 풍부한 제주도에 많은 풍력발전단지의 건설이 예상된다. 과거에는 풍력발전단지를 구성하는데 사용된 풍력발전기가 구형의 유도발전 방식이었으나 현재는 다양한 방식의 풍력발전기가 생산되고 있다. 본 논문에서는 여러 방식의 풍력발전기를 이용하의 모의를 진행하고 계통에 대한 영향을 파악하여 본다. 시뮬레이션은 계통 해석 툴인 PSS/E를 사용하였다.