• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.3
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• pp.269-274
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• 2014

In this study, low noise designs for a Savonius wind turbine were numerically investigated. As was reported in our previous study, the harmonic components with a fundamental frequency higher than the BPF were identified as being dominant in the noise spectrum of a Savonius wind turbine, and these components were a result of vortex shedding. On a basis of this observation, an S-shaped blade tip is proposed as a means of reducing the noise generated by small vertical(Savonius) wind turbines. This blade induces phase differences in the shedding vortices from the blades, and thus reduces the noise from the wind turbine. The aerodynamic noise characteristics of the conventional and "S-shaped" Savonius turbines were investigated by using the Hybrid CAA method where the flow field around the turbine is computed using the CFD techniques and the radiated noise are predicted by applying acoustic analogy to the computed flow field data. The degree of noise reduction resulting from the proposed design and its reduction mechanism were confirmed by comparing the predicted noise spectrum of these turbines and the flow characteristics around them.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.4
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• pp.315-320
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• 2008

This paper describes aerodynamic characteristics for the NREL(National Renewable Energy Laboratory) Phase VI rotor using the Fluent which is a commercial flow analysis tool. Aerodynamic analysis results are compared with experimental results by the NREL/NASA Ames wind tunnel tests. For three velocity cases, computed results are compared with experiment results at five spanwise positions. Computed results represented good agreement with the experimental results at low velocity. Otherwise computed results in suction side represents disagreement with the experimental results at high velocity. When interval between wind turbines is 10 times of rotor diameter, CFD research is performed to calculate the wake effect.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.18 no.1
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• pp.1-6
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• 2008

In this paper, we present the robust fuzzy algorithm for variable speed control of wind turbines. Generally, the plants of wind turbines are consisted of complex nonlinearities, and the parameters of variable speed of wind turbines are represented as uncertain terms. For solving these complexity, we propose the robust fuzzy algorithm. At first, the exact fuzzy modeling are performed for variable speed of wind turbines. Next, we design the fuzzy controller for reanalyzed T-S fuzzy model of the wind turbines, then, we prove the stability of the plant through the Lyapunov stability theorem. At last, an example is included for visualizing the efficiency of the proposed technique.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.04b
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• pp.17-19
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• 2008

본 연구에서는 우리나라와 같은 낮은 풍속에서 사용 가능한 블레이드의 형태와 블레이드의 피치각이 풍력터빈의 효율에 미치는 영향을 확인하고자 블레이드를 2종류의 형태로 제작하여 블레이드의 피치각에 따른 출력특성을 측정 하였다. 풍력터빈의 효율은 블레이드의 형태와 피치각에 대해 출력이 크게 좌우되었으며, 낮은 풍속 상태에서는 공기의 힘을 받는 면적이 클수록 출력특성이 좋게 나타났다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.3
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• pp.402-406
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• 1995

다리우스 풍력터빈의 속도설정을 터빈이 만드는 토크와 발전기가 요구하는 토크의 \평형을 통해 찾아 낼 수 있음을 검토하였다. 풍속에 따른 속도-토크곡선에서 일정충력곡선이 만나는 점이 터빈의 동작점으로 되며 이는 안정 및 불안정이 될 수도 있다. 풍속과 출력이 각각 변할 때 이 동작점이 어떻게 이동되는가 하는 점을 제시하였다. 또한 터빈의 속도에 관한 제어 블록선도를 제시하여 그 출력변화에 따른 속도변화의 전달함수를 알아내고 이의 형태는 1차 시지연 함수로 유도된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.282-285
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• 2008

NREL Phase VI 12% 축소모델을 사용한 표준풍력터빈 풍동시험은 2006$\sim$2007년에 수행되었다. 1,2차 풍동시험은 복합재 및 알루미늄 블레이드를 사용하여 블레이드 제작정밀도 및 표면상태에 의한 영향을 파악하기 위해 수행되었다. 3차 풍동시험은 축소효과보상기법 개발을 위해 수행되었다. Bo-105 40% 모델에 사용된 코드확장기법을 적용하여 15% 코드확장 블레이드를 사용하여 풍동시험을 수행하였다. 시험결과 코드확장기법을 적용할 경우 풍속에 대한 토크 기울기는 실물모델과 잘 일치하나, 최대토크 대비 8%정도 간극을 나타내고 있다. 풍력터빈 블레이드와 같이 캠버가 큰 익형을 사용하는 회전체에 대한 수정된 보상기법을 적용할 경우 이러한 간극은 보상될 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.60.1-60.1
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• 2011

본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 다분야 통합 최적 설계를 위하여, 진동하는 비정상 공력하중에 의한 작동 수명을 고려한 최적화 과정을 수행하였다. 최적화 대상으로는 NREL의 1.5MW 급 풍력터빈을 baseline 으로 하였고, NREL의 FAST 프로그램을 이용하여 발전기의 정격 출력 및 블레이드에 작용하는 비정상 공력 하중 특성을 분석하였다. 최적화 수행 시 블레이드 형상의 효율적인 구현을 위해 형상모델링 함수를 이용하여 코드 길이와 트위스트 분포를 모델링하였다. 그리고 상용 MDO Framework 인 Piano를 이용하여 블레이드 루트부의 비정상 공력하중 조건을 완화시키는 최적화 설계를 수행하였다. 정격출력을 유지하면서도 Out of Plain 방향의 하중 조건을 개선하여 보다 긴 작동 수명을 기대할 수 있는 블레이드 형상을 설계하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.57.1-57.1
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• 2011

본 논문에서는 소음을 저감하고 구조적 안전도를 향상시키기 위하여 10kW급 소형 복합재 풍력터빈 블레이드를 해석, 설계하였다. 풍력터빈 블레이드 설계의 기본 사항에 맞추어 블레이드의 스팬 길이는 약 4m, 중량은 30kg 내외가 되도록 설정하였다. 풍력발전기용 블레이드는 경량화가 중요하므로 유리섬유복합재 (glass fiber reinforce pastics), 탄소섬유복합재 (carbon fiber reinforced plastics)가 사용되었다. 본 설계에서는 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD(UIN150c), E-glass 등을 사용하였다. 상용 유한요소 프로그램인 NASTRAN을 이용해 Carbon prepreg (WSN3KY), Carbon UD (UIN150c)의 탄소섬유복합재만으로 구성된 블레이드 구조해석을 수행한 결과 중량 조건 및 강도의 안전도는 충족되었으나, 높은 가격을 감안하여 E-glass와 조합하여 블레이드를 재설계할 예정이다. 이번 설계는 소형 풍력발전용 블레이드 설계이므로 좌굴은 고려하지 않았으며, 향후 필요에 따라서 좌굴 및 피로해석도 수행하여 검증할 예정이다. 그리고 블레이드가 복합재로 구성되면 감쇠력이 감소할 가능성이 있다. 탄소섬유복합재로만 구성된 블레이드 구조해석에서도 최대 40cm의 변형이 예측되었으며, 감쇠값 저하 문제도 고려하여야 될 것 같아 BEMT (Blade Element Momentum Theory) 공력모델을 이용해 구조-유체 연성 결합 해석을 수행할 계획이다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.20 no.2
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• pp.143-153
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• 2011

Offshore wind power(OWP) is one of the most promising renewable energy and gives higher output than onland one due to stronger and consistent wind in offshore. it offsets shortcoming of noise, spatial limit and less affects scenery, and can be built in larger size. Korea has plenty of offshore wind resources as it is surrounded by the sea in three directions. This review describes recent progress in offshore wind turbine and substructure technology. Market trend in local and overseas, Number of papers published and patents registered are analysed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.12
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• pp.1885-1891
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• 2010

Torque control of wind turbines is important when the wind speed is below the rated speed. The main objective of torque control is to extract the maximum power from the potential aerodynamic power of the wind. Torque control methods for wind turbines are classified as torque-mode control and speed-mode control. In torque-mode control, which is well known and traditionally used in many wind turbines, the torque demand of the generator is proportional to the square of the generator speed. In speed-mode control, a PI controller is used to generate the appropriate torque demand of the generator. In this study, the two torque control methods mentioned above are applied to a 2.75-MW wind turbine; simulation results for real turbulence wind speeds are presented, and the response properties are compared.