전 세계적으로 대체에너지 개발이 활발해지면서 국내에서도 풍력발전에 대한 관심이 높아지고 있다. 풍력발전을 신재생에너지 중에서 가장 상업화에 앞서 있으며 급속한 시장 확대와 산업의 발전을 가져온 분야이다. 1990년대에 개발되어 설치 운용되고 있는 약 20만대의 0.5 MW ~ 3 MW급 중대형 풍력발전기가 세계 여러 곳에서 상업발전을 하고 있으며, 국내에서는 제주도 행원풍력발전단지에 1998년부터 2003년 4월까지 총 15기(약 203억 원 투입)의 풍력 발전기가 도입되어 세워져 있으며, 1998년 8월에 600kW 풍력발전기 1 2호기의 상업운전을 최초로 시작하였다. 최근 풍력발전기의 설치 환경이 육상에서 해상으로 변하면서 5MW급 초대형 풍력발전기의 상용화가 시도되고 있으며 수요 또한 급증하고 있다. 본고에서는 전량 수입에 의존하고 있는 풍력발전기의 핵심 부품인 Yaw system(yaw bearing & drive)의 국내외 시장 동향과 초대형 요 베어링 및 고 강성 유성기어 감속기의 특성을 분석하였으며, 특히 전략적 국산화 개발필요성을 강조하였다.
Today, the power capacity of a wind turbine and the size of a blade is increasing to capture more wind resources, reduce the number of wind turbines on a wind farm, and reduce the cost of energy. As the blade size becomes larger, attention is being paid to the structural integrity of the blade root connection due to the heavy gravitational load effect and increased aerodynamic loads on the large blade, which could cause catastrophic failure of the blade. Therefore, the secure bolted joint connection of the blade to the hub is very important. In this paper, attention was given to the stress concentration factor (SCF) at the first thread between the M42 bolt and nut. The effect of various design parameters on the stress concentration factor was investigated, which included nut type, nut height, and reduced shank bolt. From a close design investigation of the numerical results, it turned out that the use of a reduced shank bolt resulted in the largest reduction of the stress concentration factor by 40 %, and the round nut type also reduced the SCF by 10 %, which will be beneficial to large wind turbine blades over 100 meters.
최근 풍력에너지 발전기술이 해상 풍력 및 대형 풍력으로 천이되어 감에 따라 더 향상된 신뢰성 기술을 요구하고 있고, 풍력 블레이드는 풍력발전시스템에서 고장 빈도가 비교적 낮지 않고, 고장 발생 시 심각도가 상대적으로 높아 신뢰성을 고려해야 하는 부품이다. 블레이드 제작 생산 과정과 사용 중에 발생하는 손상 및 결함은 신뢰성의 심각성에 큰 영향을 미치고 있어 본 기술에서는 블레이드에서 발생할 수 있는 결함 유형, 결함을 탐지하는 기술 그리고 신뢰성을 평가하는 시험/평가 기술에 대하여 소개하고자 한다.
Park, Sewan;Kim, Kyong-Hwan;Lee, Kang-Su;Park, Yeon-Seok;Oh, Hyunseok;Shin, Hyungki;Hong, Keyyong
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.18
no.2
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pp.123-132
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2015
In this study, an arrangement design process for multiple wind turbines, placed on the 10MW class floating wave-offshore wind hybrid power generation system, was presented, and the aerodynamic performance was evaluated by using a computational fluid dynamics. An arrangement design, which produces a maximum power in the site wind field, was found by using a commercial program, WindPRO, based on a blade element momentum theory, then the effect of wake interference on the system between multiple wind turbines was studied and evaluated by using ANSYS CFX.
Sangkyun Kang;Sung-Ho Yu;Sina Hadadi;Dae-Won Seo;Jungkeun Oh;Jang-Ho Lee
Journal of Wind Energy
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v.14
no.3
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pp.14-24
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2023
The significance of renewable energy has been on the rise, as evidenced by the 3020 renewable energy plan and the 2050 carbon neutrality strategy, which seek to advance a low-carbon economy by implementing a power supply strategy centered around renewable energy sources. This study examines the wind resources on the west coast of South Korea and confirms the potential for wind power generation in the area. Wind speed data was collected from 22 automatic weather system stations and four light house automatic weather system stations provided by the Korea Meteorological Administration to evaluate potential sites for wind farms. Weibull distribution was used to analyze the wind data and calculate wind power density. Annual energy production and capacity factors were estimated for 15-20 MW-class large wind turbines through the height correction of observed wind speeds. These findings offer valuable information for selecting wind power generation sites, predicting economic feasibility, and determining optimal equipment capacity for future wind power generation sites in the region.
Currently, the Korean government is driving the construction of large-scale floating offshore wind farms to increase domestic renewable energy generation and decrease carbon emissions. In offshore wind farms, maintenance approaches can be limited more often than onshore wind farms by marine weather conditions (wave height, etc.). Therefore, maintenance planning optimization is more important to minimize maintenance costs and power generation loss by downtime. Additionally, the power generation of a wind farm is affected by wind speed as well as wind direction because of the wake effect, so it is possible that power generation loss by downtime is also dependent on combinations of weather conditions (wind speed and direction) and the location of wind turbines for maintenance. In this study, the effects of the wind conditions and the locations of tripped wind turbines on power generation loss were explored for a hypothetical floating offshore wind farm. In order to calculate the power generation of a wind farm, a wake effect calculator was developed based on Jensen's formula. Then, a simple methodology of determining maintenance priorities that minimize power generation loss was proposed.
Kim, Namhun;Lee, Byeongseong;Yoon, Yangil;Oh, Jinseok
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.06a
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pp.183.3-183.3
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2010
This is the research of wind turbine that is designed to supply power to offshore buoy system. In order to reach maximum efficiency in limited space, vertical axis wind turbine was used. Vertical axis wind turbine system that was applied in this research has the form of lift and drag blade combined to achieve high efficiency at both high and low speed. In addition, support system was designed and developed to suit the offshore condition.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.26
no.4
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pp.233-239
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2013
Recently, a number of wind turbines are being installed due to the increase of interest in renewable, environment-friendly energy. Especially, an offshore wind turbine is being watched with keen interest in that it has no difficulty in securing a site and can get high quality of wind, as compared with a wind turbine on land. The offshore wind turbine is transferred to and installed on the site by an offshore floating crane after it was made in a factory on land such as shipyard. At this time, it is important to secure the safety of the turbine because of its huge size and expensive cost. Thus, a dynamic analysis of the offshore wind turbine which is connedted with the offshore floating crane was performed based on the multibody systems dynamics in this study. As a result. it is shown that the analysis can be applied to verify the safety of a method for the transportation and installation of the offshore wind turbine suspended by the crane.
The 3MW OWEC demonstrator project in Korea will be the first offshore wind project with Korean turbine, Doosan WinDS3000, and constructed on the north-eastern sea of Jeju Island as the water depth of 15m. Integrated loadings of wind and wave are investigated to describe a design loads for both extreme and fatigue conditions using GH-Bladed. A dynamic behaviour of substructure strongly affects a substructure loadings. The jacket structure is designed in accordance with DNV guidelines. The results of this paper show overall design process of offshore substructure as a complex jacket concept and this design process can be implemented on a design of monopile and tripod structures.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.1
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pp.47-52
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2021
Recently, the share of wind power in energy markets has sharply increased with the active development of renewable energy internationally. In particular, large-scale wind farms are being developed far from the coast to make use of abundant wind resources and to reduce noise pollution. In addition to the electromagnetic interference (EMI) caused by offshore wind farms to coastal or air surveillance radars, it is necessary to investigate the EMI on global maritime distress and safety system (GMDSS) communications between ship and coastal stations. For this purpose, this study investigates whether the transmitted field of MF/HF band from a ship would be subject to interference or attenuation below the threshold at a coastal receiver. First, using geographic information system digital maps and 3D CAD models of wind turbines, the area of interest is electromagnetically modeled with patch models. Although high frequency analysis methods like Physical Optics are appropriate to analyze wide areas compared to its wavelength, the high frequency analysis method is first verified with an accurate low frequency analysis method by simplifying the surrounding area and turbines. As a result, the received wave power is almost the same regardless of whether the wind farms are located between ships and coastal stations. From this result, although wind turbines are large structures, the size is only a few wavelengths, so it does not interfere with the electric field of MF/HF distress communications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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