• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.182-189
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• 2011

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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.83-83
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• 2015

현재 인류가 직면한 에너지 부문의 큰 난제는 화석연료의 한정된 매장이기도 하지만 그 사용에 따른 환경오염으로 인한 피해들이 더 큰 문제로 대두되고 있다. 그중 지구 온난화의 영향으로 최근 세계에 국지적인 홍수, 가뭄, 태풍등의 기후 불안정으로 피해보는 상황이 가속화 되고 있다. 또한, 북극지방의 해빙으로 해수면 상승이 예상되며 머지않은 시간에 해수면 상승의 직접적인 피해가 인류에게 오리라는 보고가 많이 발표되고 있다. 그런데 우리가 더욱 중요한 것은 지구촌83의 관성이 크기 때문에 지구 온난화 와 해수면 상승이 인류에 큰 피해를 미치기 시작할 때는 이미 돌이킬 수 없는 상황에 진입해버린다는 사실을 간과하고 있는다는 것이다. 그러므로 과학적 분석에 근거하여 피해를 축소하기위한 활동을 실천해야할 시기이다. 특히, 우리나라의 경우 에너지의 97% 이상을 해외에서 수입하고 있으며, 세계에너지 소비 10위, 석유 소비 7위의 열악한 에너지 자원 빈국인 만큼, 중장기적인 관점에서 석유의존도를 개선하고 신재생에너지원을 확보하는 등 대책마련이 시급한 실정이다. 신재생에너지원으로 현재까지 가장 큰 역할을 해왔던 것 중의 하나가 풍력발전기인데, 오늘날 세계 풍력에 의한 발전량은 세계 총 발전량의 2% 미만에 불과하이다. 이러한 풍력 시장에 발맞춰 국내에서도 풍력발전기 개발에 많은 힘을 쏟고 있는데, 2002년부터 750 kW급 풍력발전기가 처음 개발되기 시작하였고, 이후 2 MW급 풍력발전기와 3 MW급 풍력발전기가 개발되었으며, 최근에는 5 MW와 7.5 MW급등 초대형 풍력발전기가 대기업 중심으로 개발 진행되고 있었으나, 2008년 세계 금융위기 이후 세계 경기침체의 영향으로 국내 풍력산업도 적지않은 영향으로 구조조정되어 기존 7~8개 풍력발전기 제조사들이 3개사 이하로 축소되고 있다. 이에 정부 및 전라남도는 해상풍력산업을 침체기를 겪는 조선산업의 대체산업으로 육성하기위해, 정부 주도로 부안 앞바다에 2.5 GW 해상풍력발전단지개발을 준비 중에 있으며, 전라남도는 전남 서해안에 4 GW 해상풍력발전단지 개발을 서두드고 있다. 특히, 전라남도는 국내에서 가장 많은 풍력에너지 포텐셜을 가지고 있으며, 바람의 질 또한 우수하여 이를 지역산업 활성화의 모멘텀으로 가져가기위해 많은 노력을 기울이고 있다. 그 일례로 영광군 백수읍 하사리 바닷가 $4,342m^2$ 부지에 "풍력테스트베드"를 개발하여 국내 풍력발전기 제조사들이 활용하도록 도움을 주고 있다. 종래의 테스트베드는 해외지역을 이용하였는데, 이는 국내에서 개발된 풍력발전기들이 국제인증을 받기위해 바람의 질이 좋은 해외 테스트베드에 설치되어 평가받았으며 고가의 비용이 소모되었다. 제주도에 테스트베드 장소가 있긴 하지만 수용 규모가 작아 풍력발전기 제조사들이 대기할 수 없어 해외로 나가는 실정에 전라남도의 내륙 테스트베드를 개발함으로서 풍력발전기 제조사들에게 큰 도움을 주고 있다. 본 보고에서는 국가 해상풍력 산업발전의 단계별 전략과 전라남도의 해상풍력산업의 방향 그리고 풍력테스트베드의 현황을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.4-6
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• 2008

본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈에 적용된 이중여자 권선형 유도발전기 제어를 위한 풍력발전시스템의 핵심요소인 전력변환장치 제작기술과 풍력발전시스템 제어를 위한 요소기술에 대해 기술한다. 2.5MW급 풍력터빈을 계통연계하기 위해서는 풍력제어기와 컨버터를 설계하고 상호 인터페이스등을 고려하여 적절한 풍속조건에서 계통측에 발전전력을 전달하여야 한다. 또한, 최근 계통 사업자측에서 요구하는 Grid-code에 대응하기 위한 제어알고리즘을 설계하여야 하고, 타워의 진동억제를 위한 축진동 억제 알고리즘 등을 추가로 전력변환장치에 적용하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈용 PCS개발을 위한 각종 제어알고리즘과 H/W설계기술에 대해서 기술한다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.610-613
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• 2011

본 논문에서는 해상풍력발전기와 선박의 충돌시 타워와 기초보강재의 거동에 대하여 연구하였다. 풍력발전기는 5MW급 풍력발전기를 나셀, 타워, 보강재, 바닥판, 기초로 나누어서 모델링 하였다. 나셀은 집중질량으로 타워의 상부에 위치하였고 타워, 보강재, 바닥판은 탄소성거동을 한다고 가정하여 Shell 요소로 모델링 하였다. 선박은 풍력발전기와 마찬가지로 탄소성거동을 한다고 가정하였고 실제모델에 대해 풍력발전기와의 정면충돌로 고려하였으며, 충돌속도는 2.0m/sec로 가정하였다. 선박과 풍력발전기의 충돌 해석은 비선형 해석 프로그램인 ABAQUS/Explicit을 이용하여 수행하였으며, 이를 통하여 선박충돌시 타워와 보강재의 거동을 분석하였다. 해석결과 타워에서 대부분의 에너지를 소산하는 것으로 나타났다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.43 no.2
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• pp.162-167
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• 2024

Low frequency noise emitted by wind turbines is one of the most noise complaints. In this study, the reliability of the models was examined by comparing the measured sound pressure levels with the predicted levels based on Denish model and commercial programs of the SounPLAN and the ENPro based on ISO 9613. As a result of applying it to representative 3 MW wind turbines, on lnad, the measured and the predicted values differed within a maximum of 5 dB in the frequency range of 12.5 Hz to 80 Hz. It may be due to the change in the acoustic power levels because the wind turbines have been in operation for more than 7 years. However, considering that the Boundary Element Method (BEM) predicted value, which is known to be the most accurate in the low frequency band, the predicted values are well matched within 2.5 dB, the models of this study are expected to be used as deviation within 3 dB.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.282-283
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• 2015

세계 각국은 에너지 환경, 안보 및 경제에 능동적으로 대처하기 위해 신재생에너지 개발에 국가적 역량을 집중하고 있으며, 그 중 기술의 완성도 및 경제성이 가장 앞서있는 풍력발전 분야의 참여 비중을 점점 확대하고 있는 추세이다. 그러나 풍력에너지 활용의 효율성, 전력의 품질면에서 1~2기 정도의 풍력발전기의 계통연계는 효과적이지 못하기 때문에, 수기에서 수십기의 대용량 풍력발전기로 구성된 대단위 풍력발전단지를 통해 전력을 생산, 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 논문에서는 RTDS 시뮬레이터를 이용하여 제주도 한경풍력발전단지의 실시간 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있는 3MW급 DFIG 풍력발전기를 모델링하여, 3MW, 5기로 구성된 풍력발전단지를 RTDS를 이용하여 구현하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.8
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• pp.953-961
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• 2013

In this study, the analyzed turbine is a 5MW upwind-type wind turbine. This conceptual model was made to compare the results of the numerical analysis program in the IEA Annex23 Subtask2 OC3 project. The numerical analysis program used in this study is FAST developed by NREL and AQWA of ANSYS. Motion characteristics, such as RAO, average motion, significant motion and average amplitude of 1/10 highest motion were obtained through the numerical analysis. The results of the numerical analysis were compared with the results of other numerical analyses and the experimental results, and all the results agreed with one another. The results will help resolve the fundamental design trade-offs between basic floating system concepts.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.2C
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• pp.61-68
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• 2012

In general, verticality error necessarily occurs in marine pile foundation due to construction error or marine environmental effects. In marine structure, design by vertical load rather than horizontal load is dominant, but in the offshore wind turbine foundation, horizontal load is dominant. As the structure type that has dynamic movement by blade rotation, verticality error may have structurally significant effects. In this study, structural response feature of foundation and ground were analyzed according to verticality error of monopile foundation of 5MW offshore wind turbine. Marine environmental load was calculated per ISO standard and the margin of verticality error was calculated to be $L/{\infty}$(=0), L/300, L/200 and L/100. As a result of analysis, it was found that the maximum value of member force of the foundation with L/100 error increased about 7.2% compared to the monopile without verticality error.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.1
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• pp.37-44
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• 2016

This study is concerned with the numerical investigation of dynamic characteristics of 2.5MW-class wind turbine gearbox in which the misalignment improvement of plenary gear shafts by the flexible pins and the dynamic impact response are analyzed by the finite element method. The tooth contact between gears is modelled using the line element having the equivalent tooth stiffness and the contact ratio to accurately and effectively reflect the load transmission in the internal complex gear system. The equivalent tooth stiffness is calculated by utilizing the tooth deformation analysis and the impulse torque is applied to the input shaft for the dynamics response characteristic analysis. Through the numerical experiments, the equivalent tooth stiffness model was validated and the misalignment improvement of planetary gear shafts was confirmed from the comparison with the cases of fixed shafts at one and both ends.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.183.2-183.2
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• 2010

A three-dimensional numerical modeling using the finite element method for the suction caisson are described to decide suitability as foundation of offshore wind turbine in this paper. In the simulation, soil-structure interaction is defined by comparing experiment data. The reaction of monopod suction caisson is presented by moment loading which was calculated by FAST. Tendency of suction caisson appeared by difference of length and diameter of skirt under coupled loading. Length and diameter of skirt are suggested and evaluated as a offshore wind turbine.