• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.25-34
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• 2006

본 논문에서는 풍력 발전시스템의 피치 제어 알고리즘 설계 기법을 검토하고 비선형 시뮬레이션을 수행한 결과를 제시한다. 풍력 발전시스템을 다몸체 시스템으로 간주하고 로터 블레이드에 작용하는 공력 및 토크 계산을 위해 블레이드 요소 및 모멘텀 이론을 근거로 공력 모델링을 수행하였다. 제어기 설계를 위해, 풍력 발전시스템은 서로 상대적으로 구속한 체 운동하는 1 자유도 시스템으로 가정하여 선형 방정식을 수립하고, 로터 회전속도를 제어하기 위해 PID 제어기를 설계하였다. FORTRAN 언어를 기반으로 작성된 비선형 시뮬레이터 WINSIM을 이용하여 다양한 풍속 시나리오와 운전 방식에서 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.210-216
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• 2013

풍력터빈이 점차 대형화 되면서 로터 직경도 점차 커지고 있다. 로터 블레이드는 윈드시어와 타워 교란 효과로부터 기계적 하중을 받게 된다. 이러한 기계적 하중은 풍력터빈의 수명을 단축시킨다. 풍력터빈의 크기가 커짐에 따라 기계적 하중 완화를 위한 풍력터빈 제어 시스템 설계가 중요하다. 본 논문에서는 로터 블레이드의 기계적 하중 저감을 위한 천이영역에서의 개별 피치 제어에 대해 소개하고 IPC 성능 검증을 위해 시뮬레이션을 통하여 논의한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.593-601
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• 2021

축류팬은 여러 산업분야에서 사용되며, 환기 및 제연을 목적으로 사용하는 송풍기의 핵심 요소이다. 유체 운동을 이용하는 축류팬의 연구는 공력성능에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 본 연구 대상은 100마력의 송풍기에 사용되는 축류팬이며, 직경 1800 mm의 대형 송풍기이다. 송풍기의 축류팬은 블레이드, 허브, 허브 캡, 보스로 구성되어 있으며, 블레이드와 허브는 중요한 구성부품이다. 공력성능에 많은 영향을 미치는 블레이드에 대한 설계는 공력성능 예측 프로그램을 이용해 3차원 점 데이터를 추출하여 이를 3D 모델링 형상을 생성하게 된다. 중요 구성부품이 절삭가공을 이용해 가공하게 되면 제품의 수정이 용이하다. 하지만, 블레이드와 허브는 다이캐스팅이나 중력주조를 통해 제작하는 환경으로 인해 금형 제작 전에 구조안전에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 축류팬 정격운전속도와 그 이상의 운전속도에서 주요 구성부품에 대한 구조안전성에 대한 특성과 취약부위에 대한 해석결과는 최대응력과 안전계수를 통해 검증하고 설계시 반영된 여유간극은 블레이드의 회전과 다른 부품과의 간섭 여부를 확인하기 위해 변위 결과를 도출하여 축류팬의 구조안전성에 대해 검증하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.487-495
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• 2012

요 제어는 풍력 터빈의 전력 생산과 구조물의 기계적인 하중 발생에 밀접한 관계를 갖고 있다. 풍력 터빈으로 불어오는 바람의 방향과 나셀(nacelle)의 방향이 일치하지 않을 경우 발생하는 요 오차에 의하여, 풍력 터빈의 에너지 회수 효율이 감소하고, 블레이드(blade)에는 비대칭/불평형 하중이 증가하게 된다. 따라서, 요 오차를 감소시키기 위한 요 제어 시스템은 풍력 터빈의 중요한 서브 시스템 중에 하나이다. 그러나, 요 운동은 요 축 주위에 발생하는 여러 하중들에 의하여, 그 운동의 빠르기가 제약을 받게 된다. 본 논문에서는 기본적인 요 시스템의 원리에 대하여 간략히 살펴보고, 요 운동에 의하여 회전 날개에 발생된 기계적 하중이 어떻게 요 축 주위의 하중들로 전파되는 지, 또한 이러한 하중들의 특성은 무엇인 지에 대하여 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.87-95
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• 2004

본 논문에서는 로터 블레이드, 고/저속 회전축, 발전기, 기어 시스템 등 다수의 몸체가 서로 상대적인 운동을 하며 연결되어 있는 이중 로터 수평축 풍력발전 시스템을 다몸체 시스템으로 간주하고, 다몸체 역학을 이용한 풍력발전 시스템 모델링 기업을 제안하였다. 이를 기반으로 풍력발전 시스템의 성능 해석을 위한 시뮬레이션 소프트웨어 WINSIM을 개발하였고, 다양한 시뮬레이션을 통해 제안된 풍력발전 시스템의 과도 및 정상 상태 특성의 연구에 적용할 수 있음을 예시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.11-21
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• 2005

3차원 비정렬 격자를 이용한 로터-동체 공력 상호작용에 대한 수치적 해석을 수행하였다. 로터와 동체간의 상대적인 운동을 모사하기 위하여 해석 유동장을 회전하는 부분과 정지된 부분으로 나누어 계산하였다. 블레이드 끝단에서 생성되는 끝단 와류를 포착하기 위하여 준 비정상 적응 격자 기법을 도입하였다. 또한 낮은 속도로 전진 비행하는 헬리콥터 해석을 위해서 저 마하수 예조건화 기법을 적용하였다. 로터-동체 공력 간섭현상에 대한 검증을 위해 Georgia Tech 형상과 NASA에서 실험한 ROBIN 형상에 대한 실험 결과와 비교하여 본 연구 해석 기법이 타당함을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권6호
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• pp.786-795
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• 2011

본 연구에서는 블레이드, 증속기, 발전기, 케이스를 포함한 풍력 발전시스템의 진동 모델을 개발 하였다. 특히 유성기어열에서의 유성기어는 유연핀에 지지가 되어 있는데, 이는 비틀림만을 고려하지 않고 유성기어의 회전 방향의 접선방향으로의 병진 운동을 고려하였으며, 풍력발전시스템이 마운트에 지지되어 있는 특징을 고려하여 케이스에 의한 운동을 포함 하였다. 풍력발전 시스템의 진동특성을 파악하기위하여, 풍하중, 불평형, 치합전달오차에 등에 의한 자려가진원을 구하였고, 운전속도 범위 내에서 위험속도 분석을 하였다. 위험속도해석결과, 2단 치통과 주파수에 의해서 81.2Hz, 104.7Hz 모드에서 공진이 발생하며, 3단 치통과 주파수에 의해서 264.5Hz, 377Hz, 424.6Hz 모드에서 공진이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 공진이 발생하는 진동모드를 분석하여 진동저감 대책을 수립하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.784-793
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• 2017

관측위성에 탑재되는 2축 짐벌식 X-band 안테나는 위성의 자세 및 궤도 운동과는 무관하게 지상국을 지향하여 광학 탑재체로부터 획득한 대용량의 영상정보를 지상으로 송신하는 임무를 수행한다. 하지만, 상기 X-band 안테나는 지상 안테나로 지향을 위한 모터 구동시 미소진동을 유발하며, 이와 같은 미소진동은 고해상도 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인으로 작용한다. 따라서 관측위성의 임무수행동안 목적하는 영상정보 획득을 위하여, 안테나의 모터 구동에 따라 수반되는 미소진동 절연이 요구된다. 본 논문에서는 상기 안테나의 미소진동 문제를 극복하기 위해 2축 짐벌식 X-band 안테나의 방위각 단에 장착되는 초탄성 SMA 블레이드 기어를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 SMA블레이드 기어의 차세대중형위성 X-band 안테나 적용 가능성 검토를 위해 회전방향 정하중시험을 통해 기본특성을 확인하였으며, 가속수명시험 및 온도특성시험을 수행하였다. 또한 미소 진동측정시험을 수행하여 상기 SMA 기어의 미소진동 절연성능 및 기어의 설계 유효성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.61-68
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• 2012

일반적으로 해양 말뚝기초의 경우 해양 환경적 영향 및 시공상의 오차로 인해 수직도 오차가 필연적으로 발생한다. 해양구조물의 경우 수평하중이 아닌 수직하중에 의해 설계가 지배적이나, 해상풍력발전기 기초의 경우 수평하중이 지배적이며, 블레이드 회전에 의한 동적인 운동을 하는 구조형식으로 수직도 오차가 구조적으로 중요한 영향을 끼칠 수 있다. 이에 본 연구에서는 5MW급 해상풍력발전기 모노파일 기초의 수직도 오차에 따른 기초와 지반의 구조응답 특성을 분석하였다. 해양환경하중은 ISO 기준에 의해 산정하였으며, 수직도 오차 범위는 $L/{\infty}$(=0), L/300, L/200 및 L/100로 선정하였다. 해석결과 수직도 오차가 없는 모노파일에 비해 L/100 오차를 갖는 지반의 부재력 최대 값이 약 7.2%정도 더 증가되는 것으로 분석되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권5호
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• pp.586-592
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• 2014

본 연구에서는 BEMT(Blade Element Momentum Theory)에 의해 우선 정격 출력 100 kW인 수평축 조류 발전용 단일 터빈에대한 기본 형상 설계를 진행하고, CFD 해석을 통해 블레이드 주변 유동특성 파악 및 출력 성능 예측을 하였다. 기본적인 에어포일은 FFA-W3-301, DU-93-W210, NACA-63418을 사용하였다. 이를 바탕으로 상반회전 터빈의 특성을 고찰한 결과, 설계 주속비 5.17에서 최대 출력계수는 0.495이며, 터빈의 출력은 101.82 kW를 얻었다.