• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.92-100
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• 2016

응력집중계수를 이용하여 해상풍력발전기 트라이포드 지지구조물에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 파랑과 풍하중의 극치분포함수는 POT방법을 사용하여 동적응답을 분석함으로써 추정되었다. 일계신뢰도법을 사용하여 신뢰성해석을 수행하였으며, 한계상태함수는 지지구조물의 이음부에서 발생하는 응력을 기반으로 정의하였다. 보 요소에서 계산된 응력에 응력집중계수를 곱하는 방법과 판 요소를 사용하여 계산하는 두 가지 방법으로 최대응력을 계산하여 신뢰성 해석을 수행하고 결과를 비교 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.33-44
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• 2023

풍력에너지는 저탄소 사회로 전환하는 과정에서 가장 효율적이고 신뢰할 수 있는 에너지원 중 하나이다. 특히 해상 풍력은 육상 풍력에 비해 안정적이고 고품질의 풍력 자원을 제공하며, 다른 재생에너지에 비해 설치 용량이 높다. 본 논문에서는 해상 풍력 터빈의 하부 구조물 해석에 적합한 새로운 프로그램인 X-WIND 프로그램에 대해 소개하였다. 이 프로그램은 기존 프로그램의 단점을 보완하여 해상풍력 하부구조 해석 프로그램의 활용성을 높이기 위해 개발되었다. 하나의 프로그램 내에서 하부구조물을 단독으로 해석할 수 없거나 전후처리기가 미비한 기존 프로그램과 달리, X-WIND 프로그램은 AutoCAD에 내장되어 있어 설계와 해석이 모두 단일 플랫폼에서 수행된다. 또한 해상 풍력 구조물에 필수적인 바람, 파도, 조류 하중에 대한 정적 및 동적 해석을 수행하며 설계, 요소망 생성, 그래프 생성, ULS/FLS 체크를 위한 전후처리기가 포함되어 있다. 이러한 특징을 바탕으로 해상 풍력 에너지 하부 구조물 해석 프로그램의 효율성과 사용성을 향상시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.218-226
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• 2020

해상풍력터빈 하부구조물은 중요한 기능의 수행, 접근성의 제약 등으로 인하여 건전성 모니터링을 통한 효과적 유지관리가 필요하다. 본 연구에서는 해상풍력터빈 트라이포드 하부구조물의 건전성 모니터링을 위한 기저모델개선 및 결함추정 기법을 실험적으로 연구한다. 우선 하부구조물 건전성 모니터링을 위한 절차를 제안한 후 이 과정을 트라이포드 하부구조물 축소모형에 대하여 적용한다. 즉, 축소모형에 대한 초기 기저모델을 수치적으로 수립한 후 모드특성을 추정하고, 건전상태 진동실험 결과로부터 구한 고유주파수와 모드형상을 기준으로 기저모델을 개선하는데, 이때 구조물의 경계조건을 고려하고 신경망기법을 이용한다. 이후, 개선된 기저모델을 이용하여 신경망의 훈련패턴을 생성하고, 손상상태 진동실험 결과로부터 구한 모드특성을 훈련된 신경망에 입력함으로써 결함을 추정한다. 유효고정부 모델을 이용하여, 건전상태에서 측정된 모드특성에 맞추어 합리적으로 기저모델을 수립할 수 있었다. 또한, 축소모형에 대한 손상실험을 수행하였는데, 4가지 손상경우에 대하여 손상을 추정한 결과, 합리적으로 손상위치를 추정할 수 있었으며, 실제 손상정도가 심해질수록 손상정도 추정치도 증가하였다. 그러나 손상정도가 상대적으로 미소한 경우, 해당 손상위치가 판정은 되지만 다른 위치와 비교하여 확실한 손상위치의 식별이 어려웠다. 향후, 이러한 미소손상 추정 및 손상정도 추정치의 강성감소에 대한 정량화 등에 대한 후속연구가 수반된다면, 해상풍력터빈 트라이포드 하부구조물의 건전성 모니터링에 제안 기법을 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1272-1278
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• 2014

본 최근 성장하고 있는 해상 풍력의 실험연구에서 풍동시험이 수직형 횡류 풍력발전시스템의 성능을 조사하기 위해 실시되었다. 풍동의 시험 부분은 제한된 크기로 인해 실제 풍력 발전의 입구 안내 베인을 약 1/5로 축소시켰고, 터빈 임펠러의 지름을 모형 임펠러의 1/2로 감소시켰다. 임펠러 블레이드 갯수는 풍력 발전 시스템의 출력에 대한 또 다른 중요한 변수이기 때문에 8개와 16개로 변경하여 시험하였다. 실험 분석 결과, 모형 풍력 터빈의 출력 제동력은 정격 풍속 12m/s에서 블레이드 갯수가 8개 보다 16개일 때 82% 출력이 증가된 278와트로 측정되었고, 정격 제동력은 정격 작동 조건에서 3.9kW로 계산되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권5호
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• pp.535-541
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• 2019

본 연구는 해상풍력발전단지 내 어업의 가능성을 살펴보고자, 어구 및 어법이 해상풍력발전단지 내 터빈과 해저케이블에 미치는 위험도를 평가하였다. 서남해 해상풍력발전단지를 연구 대상 해역으로 설정하여, 주변 국가어항의 선박 현황을 조사하였다. 어선의 현황을 참조하여 22개의 어구 및 어법에 대하여 위험도 평가 기준을 설정하고, 전문가를 통해 위험도를 평가하였다. 위험도가 낮아 해상풍력발전단지 내에서도 조업이 가능하다고 판단되는 어구 및 어법은 외줄낚시, 대낚시, 멸치챗배였으며, 위험도가 보통으로서 조업이 가능하기는 하나, 주의가 필요하다고 생각되는 어구 및 어법은 바닥주낙, 뜬주낙, 끌낚시, 오징어채낚기, 문어단지, 주꾸미소호, 연안통발, 주목망, 낭장망, 고정자망, 유자망이었다. 위험도가 높아 해상풍력발전단지 내 조업이 어렵다고 판단되는 어구 및 어법은 형망, 빔트롤, 건착망류였으며, 위험도가 아주 높아 해상풍력발전단지 내 어업이 허용되기 어렵다고 판단되는 어구 및 어법은 안강망, 기선권현망, 오터트롤, 외끌이기선저인망, 쌍끌이기선저인망이었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.1-8
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• 2015

신재생 에너지 개발에 대한 사회적 요구가 증가하면서 경제성 및 기술 성숙도가 높은 풍력발전이 많은 관심을 받고 있다. 대규모 에너지 생산을 위해 풍력 터빈의 대형화와 해상풍력 단지 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며, 운영 및 관리(O&M, Operation and Management) 측면에서의 구조적 안전성 평가 및 유지관리의 중요성 또한 지속적으로 증가하고 있다. 안전성 평가를 위한 여러 항목 중 터빈 상부 즉, 허브 높이에서의 변위는 구조물의 강성에 의해 지배되는 직접적인 지표로, 구조물의 건전상태를 쉽게 평가할 수 있는 지표라 할 수 있다. 그러나 풍력 터빈과 같은 대형 구조물의 변위 측정은 장비의 한계로 직접적으로 측정하기에는 많은 어려움이 따른다. 따라서 이 연구에서는 (1) 경사와 가속도의 동적 계측응답 자료를 융합하여 간접적으로 변위를 추정하는 방법을 제안하고, (2) 제안된 방법을 제원이 공개되어 있는 NREL 5 MW급 풍력 터빈에 적용하여 경사계의 수, 경사계의 잡음 수준 및 계측 주파수에 따른 변위 추정의 정확도를 평가하였으며, 실제 변위 측정을 위한 매개변수 연구를 수행하였다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 후기공동학술대회 논문집
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• pp.107-107
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• 2011

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.933-940
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• 2016

본 연구에서는 MW 용량의 풍력터빈 블레이드용 에어포일의 설계 단계에서 성능 검증기법에 대한 비교 연구를 수행하였다. 이를 위해 5~10 MW 해상풍력터빈용으로 설계된 21%와 30% 두께비의 에어포일을 사용하여 풍동시험을 수행하였으며, 레이놀즈 수 $1.0{\times}10^7$ 조건에서의 XFOIL의 해석결과와 상호 비교하였다. 풍동시험은 자유흐름 속도 50 m/s, 시위 기준 레이놀즈 수는 $2.2{\times}10^6$에서 수행되었으며, 표면거칠기 효과는 지그재그 테이프를 사용하여 모사하였다. 비교 결과 풍동시험과 XFOIL 해석에는 차이를 보이지만, 풍동시험을 통해 받음각 변화에 따른 에어포일 표면에서의 압력분포 변화와 기본적인 공력 성능 및 표면거칠기 효과를 확인 할 수 있었다. XFOIL은 설계조건에서 기본적인 양항비와 표면거칠기 효과에 의한 양항비 변화 등을 확인 할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권4호
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• pp.288-293
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• 2014

The IEC standard for onshore or offshore wind turbines requires additional dummy simulations (at least 5 s) for the transient responses due to initial conditions. An increase in the dummy time causes a considerable increase in the computational cost considering multiple design spirals with several thousand design load analysis cases. A time of 30 s is typically used in practical simulations for a wind turbine design with a fixed platform. However, 30 s may be insufficient for floating offshore wind turbines (FOWT) because the platforms have lower natural frequencies, and the transient responses will last much longer. In this paper, an initial condition application algorithm is implemented for WindHydro, and the appropriate dummy simulation time is investigated based on a series of dynamic simulations of a FOWT. As a result, it is found that more than 300 s is required for the platform to have stationary motion after the initial transient responses for the FOWT under the conditions considered.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.486-493
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• 2010

Recently, it has been a worldwide issue to develop offshore wind farm based on the past technical experiences of onshore wind turbine installation. In Korea, the government has the wind-energy to be a new-sustainable field of development to bring green-growth in near future and put political and fiscal efforts to support the academic and industrial technical development. Especially, there are much advancement for the fields of turbine, blade, bearing, grid connection, ETC. Correspondingly, technical needs do exist for the offshore foundation installation techniques in geotechnical point of view. Within few years, 2~5MW offshore wind turbines will be constructed at about 30m water depth and it is known that monopiles of D=4~6m are suitable types of foundation. In order to construct offshore wind-turbine foundation, technical developments for drilling machine, design manual, monitoring&maintenance technique are required. This paper presents technical issues with related to offshore wind farm and large diameter monopile in the point of renewable energy development.