• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제36권6호
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• pp.1-12
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• 2016

A control algorithm for a 100 kW wind turbine is designed in this study. The wind turbine is operating as a variable speed variable pitch (VSVP) status. Also, this wind turbine is a permanent magnet synchronous generator (PMSG) Type. For the medium capacity wind turbine considered in this study, it was found that the optimum tip speed ratios to achieve the maximum power coefficients varied with wind speeds. Therefore a commercial blade element momentum theory and multi-body dynamics based program was implemented to consider the variation of aerodynamic coefficients with respect to Reynolds numbers and to find out the power and thrust coefficients with respect tip speed ratio and blade pitch angles. In the end a basic power controller was designed for below rated, transition and above rated regions, and a load reduction algorithm was designed to reduce tower vibration by the nacelle motion. As a result, damage equivalent Load (DEL) of tower fore-aft has been reduced by 32%. From dynamic simulations in the commercial program, the controller was found to work properly as designed. Experimental validation of the control algorithm will be done in the future.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.963-971
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• 2012

본 논문에서는 항공기 날개의 최적설계 툴을 개발하고, 다중하중스펙트럼 조건에서 항공기 날개의 구조부재에 대한 최적설계를 수행하였다. 공력하중을 계산하기 위해 2차원 CFD의 해석 결과를 사용하였다. 최적화 설계 변수는 리브 및 스파의 개수 및 위치와 두께를 선정하였다. 각각의 비행유형에 대한 순항속도에서의 공력해석 결과로 응력해석을 수행한 후, 피로하중 스펙트럼 임무선도를 활용하여 피로파손해석을 수행하였다. 다중하중 조건의 적용을 위해 손상누적법을 적용하였다. 응력해석에 이은 파손 해석을 포함하는 항공기 날개의 경량화를 진행하였다. 다변수 문제를 효과적으로 최적화하기 위해 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하였다.

• Composites Research
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• 제25권2호
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• pp.54-61
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• 2012

본 연구에서 유리섬유/에폭시 복합재를 이용한 2 MW 풍력터빈 시스템 타워에 대한 특정 구조설계 절차가 하중 분석, 단계적 설계 변경 통한 최적 구조설계 및 해석을 통해 새로이 제안되었다. 최적 타워 설계는 풍력터빈 시스템 단가의 20% 이상을 차지하는 중요한 구조물 이다. 타워 구조 설계 시, 풍하중, 블레이드, 나셀, 타워 등에 의한 자중, 블레이드 공기 역학적 항력 등의 3가지 하중이 고려된다. 초기의 복합재 구조설계는 단순 설계기법과 혼합설계기법을 병용 하였다. 상용 유한요소 해석 프로그램인 MSC.NASTRAN/PATRAN을 통하여 구조적 안전성을 검토 하였다. 최종 제안한 타워 형상은 모든 설계 요구조건을 충족함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1489-1495
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• 2012

본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.56-60
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• 2017

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로 선정하고 흡열 냉각 시스템에 제올라이트 촉매를 사용하여 흡열반응을 수행하였다. 세가지 형태로 촉매를 성형하여 각 형태별 흡열 성능 차이를 관찰하였다. 본 연구에서 바인더가 첨가된 촉매가 더 높은 흡열량과 전환율을 보였다. 생성물 분석 결과 바인더 첨가 촉매에서 방향족의 생성이 더 많은 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.933-935
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• 2017

이 논문은 유도무기의 비행 중에, 공력가열을 받는 환경조건으로부터 유도무기를 보호하는 열방호용 코르크계 외부 인슈레이션 재료의 곰팡이 영향 연구에 관한 것이다. 필라멘트 와인딩 공법으로 제작된 복합재 연소관의 외부에 적층하는 코르크계 재료를 고려하였으며, 주어진 시스템에서의 효율적인 시스템 개발을 위해서 요구되는 요구조건 분석의 중요성을 고려하였다. 코르크계 복합재료를 유도무기용 복합재연소관의 외부 인슈레이션 재료로 사용하는데 요구되는 기본 요구조건에 대한 요구조건 분석에 의한 연구항목의 실험적 연구를 수행하였다. 해당 코르크계 재료의 곰팡이 영향 연구를 위해 곰팡이가 배양된 시편의 전단시편(QLS) 기계적물성 시험을 수행, 곰팡이 배양 전후의 결과와 비교하였으며, 곰팡이 발생 방지연구를 위해 곰팡이 방지페인트 유무에 따른 항곰팡이 효과발현을 공인기관 인증시험을 통해 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제15권1호
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• pp.27-41
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• 2012

Wind loads on low-rise buildings in general and residential homes in particular can differ significantly depending upon the laboratory in which they were measured. The differences are due in large part to inadequate simulations of the low-frequency content of atmospheric velocity fluctuations in the laboratory and to the small scale of the models used for the measurements. The imperfect spatial coherence of the low frequency velocity fluctuations results in reductions of the overall wind effects with respect to the case of perfectly coherent flows. For large buildings those reductions are significant. However, for buildings with sufficiently small dimensions (e.g., residential homes) the reductions are relatively small. A technique is proposed for simulating the effect of low-frequency flow fluctuations on such buildings more effectively from the point of view of testing accuracy and repeatability than is currently the case. Experimental results are presented that validate the proposed technique. The technique eliminates a major cause of discrepancies among measurements conducted in different laboratories. In addition, the technique allows the use of considerably larger model scales than are possible in conventional testing. This makes it possible to model architectural details, and improves Reynolds number similarity. The technique is applicable to wind tunnels and large scale open jet facilities, and can help to standardize flow simulations for testing residential homes as well as significantly improving testing accuracy and repeatability. The work reported in this paper is a first step in developing the proposed technique. Additional tests are planned to further refine the technique and test the range of its applicability.

• Wind and Structures
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• 제24권6호
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• pp.579-611
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• 2017

Bora is a strong, usually dry temporally and spatially transient wind that is common at the eastern Adriatic Coast and many other dynamically similar regions around the world. One of the Bora main characteristics is its gustiness, when wind velocities can reach up to five times the mean velocity. Bora often creates significant problems to traffic, structures and human life in general. In this study, Bora velocity and near-ground turbulence are studied using the results of three-level high-frequency Bora field measurements carried out on a meteorological tower near the city of Split, Croatia. These measurements are analyzed for a period from April 2010 until June 2011. This rather long period allows for making quite robust and reliable conclusions. The focus is on mean Bora velocity, turbulence intensity, Reynolds shear stress and turbulence length scale profiles, as well as on Bora velocity power spectra and thermal stratification. The results are compared with commonly used empirical laws and recommendations provided in the ESDU 85020 wind engineering standard to question its applicability to Bora. The obtained results report some interesting findings. In particular, the empirical power- and logarithmic laws proved to fit mean Bora velocity profiles well. With decreasing Bora velocity there is an increase in the power-law exponent and aerodynamic surface roughness length, and simultaneously a decrease in friction velocity. This indicates an urban-like velocity profile for smaller wind velocities and a rural-like velocity profile for larger wind velocities. Bora proved to be near-neutral thermally stratified. Turbulence intensity and lateral component of turbulence length scales agree well with ESDU 85020 for this particular terrain type. Longitudinal and vertical turbulence length scales, Reynolds shear stress and velocity power spectra differ considerably from ESDU 85020. This may have significant implications on calculations of Bora wind loads on structures.

• Wind and Structures
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• 제27권5호
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• pp.325-336
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• 2018

The physical infrastructure of the power systems, including the high-voltage transmission towers and lines as well as the poles and wires for power distribution at a lower voltage level, is critical for the resilience of the community since the failures or nonfunctioning of these structures could introduce large area power outages under the extreme weather events. In the current engineering practices, single circuit lattice steel towers linked by transmission lines are widely used to form power transmission systems. After years of service and continues interactions with natural and built environment, progressive damages accumulate at various structural details and could gradually change the structural performance. This study is to evaluate the typical existing transmission tower-line system subjected to synoptic winds (atmospheric boundary layer winds). Effects from the possible corrosion penetration on the structural members of the transmission towers and the aerodynamic damping force on the conductors are evaluated. However, corrosion in connections is not included. Meanwhile, corrosion on the structural members is assumed to be evenly distributed. Wind loads are calculated based on the codes used for synoptic winds and the wind tunnel experiments were carried out to obtain the drag coefficients for different panels of the transmission towers as well as for the transmission lines. Sensitivity analysis is carried out based upon the incremental dynamic analysis (IDA) to evaluate the structural capacity of the transmission tower-line system for different corrosion and loading conditions. Meanwhile, extreme value analysis is also performed to further estimate the short-term extreme response of the transmission tower-line system.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.95-100
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• 2014

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로써 선정하고 제올라이트 촉매의 금속담지를 통하여 흡열특성의 변화를 측정하는 연구를 수행하였다. 이를 통하여 상용촉매보다 우수한 흡열성능을 가지는 촉매를 확보하였다. 본 연구의 목적은 흡열량 향상에 미치는 촉매의 특성을 연구하는 것이다. 이 촉매는 상용촉매를 대체하여 exo-THDCP를 흡열연료로 사용하는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.