• 풍력에너지저널
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• 제9권4호
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• pp.57-64
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• 2018

To maximize power generation and reduce the construction cost of a commercial utility-grade wind turbine, the size of the wind turbine should be large. The initial design of the 12 MW University of Ulsan(UOU) Floating Offshore Wind Turbine(FOWT) was carried out based on the 5 MW National Renewable Energy Laboratory(NREL) offshore wind turbine model. The existing 5 MW NREL offshore wind turbines have been expanded to 12 MW UOU FOWT using the geometric law of similarity and then redesigned for each factor. The resonance of the tower is the most important dynamic responses of a wind turbine, and it should be designed by avoiding resonance due to cyclic load during turbine operations. The natural frequency of the tower needs to avoid being within the frequency range corresponding to the rotational speed of the blades, 1P, and the blade passing frequency, 3P. To avoid resonance, vibration can be reduced by modifying the stiffness or mass. The direct expansion of the 5 MW wind turbine support structure caused a resonance problem with the tower of the 12 MW FOWT and the tower length and diameter was adjusted to avoid a match of the first natural frequency and 3P excitation of the tower.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.42-51
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• 2018

해상풍력 지지구조물은 설치과정에서 수직도 오차가 발생하여 풍력발전기 전체 구조의 안전성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 콘크리트 중력식 해상풍력 연결부에서 PS 앵커와 앵커체결구 그라우트를 사용하여 수직도를 조정할 수 있는 방안에 대한 연구를 수행하였다. 연결부는 5MW급 해상풍력 지지구조물에서 발생한 수직도 오차를 최대 $0.5^{\circ}$까지 보정하는 것을 목표로 하였다. 우선, 수직도 조정이 가능한 해상풍력 연결부에 대해 주요 부재별 설계안과 설계절차를 제안하고, 제주도 해상지역을 대상으로 설계 제원을 산출하였다. 그 후, 설계 제원에 대해 비선형 3차원 유한요소해석을 수행하여 설계안의 적정성을 검토하였다. 검토 결과, 하중 전달 메커니즘과 연결부 발생 응력 확인을 통해 제안 설계안은 $0.5^{\circ}$의 수직도 오차를 보정하여도 안전하다고 판단하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.184.1-184.1
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• 2010

Floating wind turbines have been suggested as a feasible solution for going further offshore into deeper waters. However, floating platforms cause additional unsteady motions induced by wind and wave conditions, so that it is difficult to predict annual energy output of wind turbines by using conventional power prediction method. That is because sectional inflow condition on a rotor plane is varied by unsteady motion of floating platforms. Therefore, aerodynamic simulation using Vortex Lattice Method(VLM) were used to investigate the influence of motion on the aerodynamic performance of a floating offshore wind turbine. Simulation with individual motion of offshore platform were compared to the case of onshore platform and carried out according to the wave height and the wave angular frequency.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 추계학술대회 논문집
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• pp.607-613
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• 2011

In this study, structural vibration analyses for a 5MW offshore wind wind-turbine model have been performed for different substructure models. The efficient equivalent modeling method based on computational multi-body dynamics are applied to the finite element models of the present offshore wind turbines. Monopile and tri-pod substructure types of the typical offshore wind-turbine are considered herein. Detailed finite element modeling concepts and boundary conditions are described and the comparison results for previous analyses are presented in order to show the verification of the present numerical approach. Campbell diagrams are also present to investigate the rotational resonance characteristics of the offshore wind-turbines with different substructures.

• 대한조선학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.171-179
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• 2015

Usually, in case of wind turbines on land, there are a lot of constraints for installation such as the insufficient installation space and noise pollution. On March 11, 2011, a nuclear leakage accident occurred due to the tsunami caused by the earthquake in Japan and then there have been a rapidly growing interest in floating offshore wind turbines. In this study, an optimization of the substructure of a semi-submersible type floating offshore wind turbine was made. Design variables were set and design alternatives were fixed. UOU-FAST was used for motion analysis in combined environmental conditions of waves and wind. Response Amplitude Operators(RAOs) were compared between the design alternatives.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권2호
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• pp.31-38
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• 2022

Recently, the development of offshore wind farms based on past technical experiences from onshore wind turbine installations has become a worldwide issue. This study investigated the technical issues related to offshore wind farms and large-diameter monopiles from an economic perspective. In particular, the monopile foundation system (MFS), which is the most important part of the proposed fast construction system, is applied for the first time in Korea, and structural verification is essential because it supports large-diameter monopiles and is in charge of excavation. Therefore, in this study, a rapid construction system for large offshore wind power generators was introduced, and stability verification was performed through the structural analysis of the MFS.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.267-268
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• 2010

본 논문에서는 풍력발전단지 설계를 목적으로 사용되고 있는 EMD사의 WindPRO2.6을 이용하여 서남해안에 설치된 50m 높이의 Met mast에서 1년 동안 관측된 풍황자원을 분석하고, 특정 풍력발전기를 적용하여 40MW급 해상풍력발전단지를 설계했을 경우 연간 생산되는 발전량을 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.4186-4192
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• 2012

풍력발전기가 경제적, 환경적 요인에 따라 대형화, 해상화 되고 있어 접근이 어렵고, 부품 및 유지보수 비용이 증가하고 있다. 풍력발전기 상태 모니터링을 통하여 고장 요소를 최소화 하고, 고장 시 2차 사고를 예방하여 운영유지 및 보수비용을 낮추고 신뢰성을 증가시켜야 한다. 본 논문에서는 IEC 61400-25-2에서 표준으로 추진하는 풍력발전기 모니터링에 적합한 센서 중 실제 풍력발전기 상태 모니터링에 필요한 온도, 습도, 전압, 전류, 풍향, 풍속 센서를 ZigBee 무선 통신 소자와 결합하여 무선 센서노드를 구성하고 이를 이용한 간단한 네트워크를 통하여 센서 신호를 전송한다. 각 무선 센서노드에서 전송되는 신호는 라우터를 통하여 중앙 모니터링 터미널에 전송한다. 또한 LabVIEW로 신호를 수집 및 처리하고, TCP/IP 통신 변환을 통해 인터넷 환경이면 언제 어디서든지 사용자 및 관리자가 모니터링 할 수 있도록 한다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권3호
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• pp.9-16
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• 2015

In order to support various studies for assessment of onshore and offshore wind turbine system including foundations, the land-based version of 2MW PMSG direct drive wind turbine has been analyzed using HAWC2 that account for the coupled dynamics of the wind inflow, elasticity, and controls of the turbine. this work presents the steady-state response of the system and natural frequency of the first thirteen structure turbine modes as a function of wind speed. Rotor, generator speeds, pitch angle, power production, thrust force, deflections of tower and blade are compared for one case below and one case above the rated wind speed.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.125-132
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• 2019

이 논문에서는 지진 하중을 받는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석 방법을 제시한다. 수평하중에 대해서 면외 변위가 발생하는 꼬인 삼각대지지 구조의 기하학적 특성과 지반의 비선형성을 포함한 지반-말뚝 상호작용을 고려하기 위한 구조물의 3차원 동적 유한요소 모델을 제시하였다. 지진신뢰성 평가를 위해 재현주기별 인공지진파를 사용한 시간이력 해석을 통해 말뚝 두부의 수평변위로 정의된 한계 상태식에 대하여 파괴확률을 산정하였다. 비선형 시간이력해석에 의한 한계상태식 평가를 고려하여 효율적으로 신뢰성 해석을 하기 위해 Markov Chain Monte Carlo 샘플링 방법을 적용한 부분집합 시뮬레이션 방법의 적용을 제시하였다. 제시한 방법은 2차원 모델 및 정적해석만으로는 정확한 결과를 도출할 수 없는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 신뢰성 평가 및 설계기준 개발에 활용될 수 있음을 보였다.