• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.182.1-182.1
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• 2010

현재 전 세계적으로 가장 널리 개발하고 보급되어지고 있는 풍력산업의 시장 규모는 매년 확대되고 있다. 특히 소형 풍력발전 시스템은 낙도 등의 전력 공급이 어려운 지역에 경제성 있는 전력 보급을 가능하게 한다. 국내의 미전화 지역과 일반 가정에서 풍력 에너지 자원을 적극 활용 개발하기 위해서 보다 우수한 성능의 풍력발전기용 블레이드를 설계하고자, 공기역학적인 최적설계에 대해 연구함으로써 추후 보급형 풍력발전 시스템의 개발에 필요한 설계 기술을 확립하고자한다. 본 연구는 설계된 블레이드의 유동해석 및 성능예측을 위하여 경제적으로 많은 지원이 필요한 대규모 풍동실험이 아닌 상용 CFD를 사용하여 보다 효율적으로 우수한 성능을 가지는 풍력 터빈을 설계함에 있다. Reynolds Averaged Navier-Stokes 방정식에 기반을 둔 CFD의 경우 이론적으로 명확한 해석이 가능하고, 실제 터빈의 운전 환경과 동일한 다양한 물리적 변수를 입력 데이터로서 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 풍력 터빈의 설계 과정에서 반영된 미소한 블레이드 형상변화 및 운전 조건의 변화에 따른 유동장의 변화 및 풍력터빈 성능을 정확히 예측할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• Journal of Drive and Control
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• v.8 no.1
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• pp.33-39
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• 2011

풍력산업은 발전사업과 풍력터빈 제조산업으로 나뉜다. 세계의 풍력터빈의 설치량은 1996년을 기준으로 해서 매년 평균 28.6%의 성장률을 보여왔다[1]. 2008년 이후 그 성장세가 다소 꺾이기는 했지만, 그린에너지에 대한 세계적인 관심과 욕구, 화석연료 의존에서의 탈피 등의 이유로 계속적인 성장이 예상되고 있다. 특히 재생에너지 분야에서는 가장 시장 경쟁력을 확보할 수 있기 때문에 예측의 실현 가능성이 높다 하겠다. 풍력터빈과 그 부품 산업 역시 유럽이 주도적으로 끌고 나가고 있으며, 아시아와 북미의 시장이 대두됨에 따라서 지역의 풍력산업이 활발하게 발전하고 있다. 국내는 발전사업보다는 제조산업에 1차적인 관심이 있으며, 이를 바탕으로 국산화 모델의 개발 및 상용화에 정부와 민간이 힘을 쏟고 있다. 제품의 개발과 상용화는 시장을 바탕으로 이루어지는데, 불행하게도 국내의 풍력발전 시장은 매우 좁아서 국내 풍력터빈 제조사의 성장에 어려운 점이 있다. 하지만, 국내의 중공업기반과 산업수준을 적극 활용하여 터빈 완제품 및 부품산업의 발전을 위하여 국가와 민간차원에서의 노력이 가중되고 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.11c
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• pp.954-958
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• 2003

새로운 에너지원인 풍력 발전에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있는 가운데 본 논문에서는 풍력 발전의 핵심 부분인 풍력 터빈에 관한 모의실험을 다루고자 한다. 실제 기상조건과 유사한 바람데이터를 실시간으로 생성, 이를 이용하여 풍력터빈 시뮬레이터용 DC motor의 토크제어 시스뎀을 설계 구현하였다. 본 연구는 기존의 단순 토크제어 시스템과는 달리 실시간으로 생성되는 데이터를 이용하여 보다 실제 풍력발전에 가까운 모의실험을 가능하게 한다. M/G Set를 기반으로한 DC motor 토크 제어 시스템은 바람데이터의 변화에 따른 풍력터빈의 토크와 발전단의 부하의 상관관계를 명확히 하는데 크게 이바지 할 것이며 더 나아가 발전기로의 정확한 토크 전달로써 계통 연계 연구에 많은 기여를 하고자 한다.

• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.1
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• pp.59-65
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• 2011

The aerodynamic power and torque of wind turbines are extremely nonlinear. Therefore, the overall dynamic behavior of a wind turbine exhibits nonlinear characteristics that are dependent on the magnitude of the wind speed. The nonlinear aerodynamic characteristics of the wind turbine also affect the characteristics of the control system of the wind turbine. Therefore, the analysis of the nonlinear aerodynamic characteristics of wind turbine is essential in designing the wind-turbine controller. In this study, the nonlinear aerodynamic characteristics and the effects of these characteristics on the closed-loop pitch system with PI controller for an 1-mass model of the wind turbine are investigated above rated power.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.55.1-55.1
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• 2011

풍력터빈에 적용되는 제어로직에 대한 검증을 실험실 기반에서 검증하기 위해서는 바람 및 터빈에 대한 적절한 모델링이 선행되어야 한다. 특히 피치 및 토크제어에 대한 특성을 검증하기 위해서는 블레이드 공력특성 및 터빈의 동특성에 대한 반영이 필연적이다. 본 논문에서는 풍력터빈 적용 제어로직 검증을 위하여 대상터빈에 대한 스케일링 결과, 바람을 모사하기 위한 구동장치 동작 및 터빈 모사장치에 대한 설계 결과에 대하여 소개하도록 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.11a
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• pp.250-251
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• 2010

본 연구는 수평축(horizontal axis) 풍력 터빈에 의해서 수직축 발전기를 운전하는 구조 및 그 운전 방식에 관한 것으로서 바람에 의해 수평축 터빈 로터로 입력된 회전력을 기계적으로 두 개의 수직축 회전 성분으로 변환하여 이들로부터 전기 에너지를 얻어내고 필요에 따라 터빈 날개가 바람이 부는 방향을 향하도록 yaw-axis 제어를 하는 기술에 관한 것이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.3
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• pp.177-186
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• 2019

Wind power tower has been used to augment the performance of VAWT (Vertical Axis Wind Turbine). However, inappropriately designed wind power tower could reduce the performance of VAWT. Hence, an optimization study was conducted on a wind power tower. Six design variables were selected, such as the outer radius and the inner radius of the guide wall, the adoption of the splitter, the inner radius of the splitter, the number of the guide wall and the circumferential angle. For the objective function, the periodic averaged torque obtained at the VAWT was selected. In the optimization, Design of Experiment (DOE), Genetic Algorithm (GA), and Artificial Neural Network (ANN) have been applied in order to avoid a localized optimized result. The ANN has been continuously improved after finishing the optimization process at each generation. The performance of the VAWT was improved more than twice when it operated within the optimized wind power tower compared to that obtained at a standalone.

• ICROS
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• v.17 no.2
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• pp.47-55
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• 2011

2000년대에 들어 풍력터빈이 대형화됨에 따라 풍력발전 상태감시 기술의 중요성을 인식하고 풍력터빈 가동률 및 신뢰성을 증대를 위한 관련 연구가 크게 활성화되고 있다. 본 고에서는 풍력발전의 핵심 운영기술 및 상용 제품에 대하여 소개하고 풍력발전 상태감시 기술과 관련하여 출원된 특허들을 중심으로 국내외 기술 개발 동향을 살펴본다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.4-6
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• 2008

본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈에 적용된 이중여자 권선형 유도발전기 제어를 위한 풍력발전시스템의 핵심요소인 전력변환장치 제작기술과 풍력발전시스템 제어를 위한 요소기술에 대해 기술한다. 2.5MW급 풍력터빈을 계통연계하기 위해서는 풍력제어기와 컨버터를 설계하고 상호 인터페이스등을 고려하여 적절한 풍속조건에서 계통측에 발전전력을 전달하여야 한다. 또한, 최근 계통 사업자측에서 요구하는 Grid-code에 대응하기 위한 제어알고리즘을 설계하여야 하고, 타워의 진동억제를 위한 축진동 억제 알고리즘 등을 추가로 전력변환장치에 적용하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈용 PCS개발을 위한 각종 제어알고리즘과 H/W설계기술에 대해서 기술한다.