• 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.

• 한국항만경제학회지
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• 제28권3호
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• pp.27-44
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• 2012

세계 각국은 신재생 에너지 가운데 해상풍력 발전에 국가적 역량을 집중하면서 해상풍력 터빈의 용량을 대형화하고 있다. 특히 해상풍력 터빈은 부피와 중량이 큰 특징이 있어 육상운송에 어려움이 있어 해상풍력 전용항만이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 해상풍력 단지가 성공적으로 조성 및 운영될 수 있도록 최적의 전용항만 입지선정에 영향을 끼치는 평가항목을 분석하여 국가정책 의사결정에 올바른 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 Fuzzy-AHP 기법을 적용하여 평가항목 별 중요도를 도출하였다. 평가항목은 수준 I에서는 5가지, 즉 집적 요인, 지역 요인, 경제 요인, 입지 요인, 컨소시엄 요인이 선정되었다. 이 가운데 집적 요인 37.4%, 입지 요인 34.2%, 경제 요인 24.5%가 주요한 항목으로 분석되었다. 그리고 수준 II에서는 각 요인에 3가지 항목이 선정되어 모두 15개 평가항목이 선정되었다. 분석 결과를 보면, 해상풍력 전용항만 입지 선정에 있어서 핵심적으로 고려되어야 할 항목은 풍력산업의 집적도, 항만운영의 경제성을 확보하는 물동량 규모, 해상풍력 관련 산업의 발달 정도, 그리고 개발될 해상풍력 단지와의 근접성으로 나타났다. 즉 해상풍력 전용항만 건설은 항만건설 측면과 해상풍력 터빈 제조기업의 입지 선호지역을 복합적으로 고려해야 한다는 의미이다. 따라서 정부가 해상풍력 전용항만을 건설함에 있어서 풍력터빈 제조기업의 의견을 충분히 반영하는 것이 요구된다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권3호
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• pp.453-460
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• 2016

해상풍력터빈 시스템은 크게 상부의 풍력터빈과 하부의 지지구조로 구성된다. 해상풍력발전은 육상용 풍력발전보다 우수하다는 평가가 지배적이지만 육상용 풍력발전에서 고려되지 않는 파랑에 의한 주기적인 하중이 추가로 고려되기 때문에 다양한 외부 환경조건에 대하여 높은 안정성 확보가 요구된다. 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 활용하여 설계된 해상풍력 하부구조에 대한 하중해석을 수행하고 유한요소해석을 통해 설계된 자중조절형 해상풍력 기초에 대한 구조 건전성을 검토하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.209-215
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• 2017

대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전시스템은 정 사각형(폭 150m) 부유식 플랫폼 컬럼 상부에 4기의 3MW 풍력터빈이 설치된다. 전방 풍력터빈으로부터 발생되는 후류는 터빈배치에 따라 후방 풍력터빈의 출력성능과 하중특성에 불리한 영향을 미치므로 후류간섭에 대한 유동해석을 통해 최적배치설계가 실시되어야 한다. 본 논문에서는 플랫폼 배치조건($0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$) 변화에 따른 개별 풍력터빈의 출력특성 및 연간에너지생산량을 확인하기 위해 풍속변화(8m/s, 11.7m/s, 19m/s 25m/s)에 대한 비정상상태 CFD 해석을 실시하였다. 레일리분포를 적용한 연간에너지생산량 계산결과는 각 배치조건에 따라 다르게 나타났으며, 해석결과에 근거하여 후류손실이 최소화 될 수 있는 최적 배치설계를 제안하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.143-144
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• 2015

최근 대체에너지에 대한 관심이 많아진 가운데 풍력발전에 대한 관심이 증대하고 있다. 풍력발전기는 사람의 접근이 용이하지 않은 산간벽지에 주로 설치됨에 따라 상시 운전상태를 모니터링하기 위한 원격 모니터링 장치가 필요하다. 본 논문에서는 풍력발전기의 원격 모니터링 시스템을 개발에서 필요한 요소기술 분야의 설계 방법을 제시한다. 다수의 풍력발전기가 설치되는 풍력단지에서 효과적으로 모니터링을 위해 Zigbee 무선통신을 사용하여 모니터링하고, 모니터링 시스템 구현이 용이한 LabVIEW를 활용하여 실시간 상태 모니터링의 설계 요소를 제안한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.201-212
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• 2016

부산지역 가덕도 일대에 30MW 규모의 육상 풍력발전단지개발을 위한 풍황자원분석과 풍력터빈 최적배치를 수행하였다. 후보지역에 설치되어 운용중인 AWS(KMA)에서 측정된 바람 데이터를 이용하였으며, 데이터 품질분석을 통한 신뢰성 검토를 수행하였다. 1년간 측정된 AWS 데이터는 MERRA 재해석 데이터와 선형희귀(Linear regression method) MCP 기법의 적용을 통해 30년으로 장기 보정되었고, 이를 이용한 풍력터빈 최적배치를 수행하였다. 3MW 풍력터빈을 적용하여 총 25 조건의 풍력터빈 배치에 대한 최적배치를 수행하였으며, 다양한 후류모델을 적용하여 발전량해석을 수행하였다. 단지효율은 97.6%~98.7%, 연간이용률은 37.9%~38.3%로 예측되었고, 후류영향이 고려된 연간발전량이 99,598.4 MWh~100,732.9 MWh로 예측됨에 따라, 우수한 경제성을 갖는 풍력발전단지개발이 가능한 지역임을 확인하였다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.75-82
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• 2011

최근들어 화석 연료의 고갈, 지구 온난화등의 문제들로 인해, 녹색성장 기술이 중요시 되고 있다. 에너지 문제와 녹색성장 기술이 융합된 신성장동력 확보를 위해 풍력, 태양광, 연료전지, 바이오 연료등에 많이 투자가 확대되고 있다. 그 중 풍력발전은 다른 에너지에 비해 경제성이 높고, 유해물질의 배출이 거의 없다. 따라서 최근 정부나 기업들에서도 많은 비용을 투자하여 풍력 기술 개발에 적극적인 지원을 하고 있지만, 풍력 기술을 선도하는 해외 선진국들에 비해서 국내에서의 관련 교육과 장비는 연구소 수준에 머물고 있다. 그러므로 관련 산업에서 요구하는 기본 기술의 저변화와 기술적 향상을 위해 실제 산업에서 적용하고 있는 시스템과 유사한 자비와 교육과정의 개발이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 실험을 통하여 풍력터빈제어의 이론적인 내용을 수강생들이 보다 쉽게 이해할 수 있도록 교육용 풍력터빈제어 실습장치를 개발하고 교육효과를 알아보았다. 개발된 실습장치를 소개하고, 각각의 실습장치를 소개한다. 마지막으로 설문조사를 통하여 반응도 평가를 통한 교육효과를 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.11-19
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• 2011

본 연구에서는 풍력발전시스템의 다양한 특성들을 고려한 DFIG풍력발전시스템 하드웨어 시뮬레이터를 개발하였다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 유도전동기를 이용한 풍력터빈 모델과 이중여자 유도발전기 그리고 컨버터와 인버터로 구성된 Back-to-Back컨버터로 구성되었다. 특히 풍력터빈 시뮬레이터는 풍속계를 이용하여 실시간으로 풍속을 측정하고 측정된 바람으로 블레이드의 특성을 모의하였다. DFIG풍력발전 시뮬레이터에서 생산되는 전력은 MPPT제어를 수행하는 MSC(Machine Side Converter)와 DC link전압을 일정하게 제어하는 GSC(Grid Side Converter)에 의해 계통에 연계되어 운전한다. 제안하는 시스템은 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하였으며, 축소모형실험을 통해서 성능을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제25권2호
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• pp.54-61
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• 2012

본 연구에서 유리섬유/에폭시 복합재를 이용한 2 MW 풍력터빈 시스템 타워에 대한 특정 구조설계 절차가 하중 분석, 단계적 설계 변경 통한 최적 구조설계 및 해석을 통해 새로이 제안되었다. 최적 타워 설계는 풍력터빈 시스템 단가의 20% 이상을 차지하는 중요한 구조물 이다. 타워 구조 설계 시, 풍하중, 블레이드, 나셀, 타워 등에 의한 자중, 블레이드 공기 역학적 항력 등의 3가지 하중이 고려된다. 초기의 복합재 구조설계는 단순 설계기법과 혼합설계기법을 병용 하였다. 상용 유한요소 해석 프로그램인 MSC.NASTRAN/PATRAN을 통하여 구조적 안전성을 검토 하였다. 최종 제안한 타워 형상은 모든 설계 요구조건을 충족함을 확인하였다.