• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제14권1호
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• pp.85-91
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• 2015

Wind turbine blades represent a key component of wind turbines, which extract energy from the wind. In the present study, the structural design of a small wind turbine blade is undertaken using a numerical analysis. The reliability of numerical results is verified through a comparison with the full-scale structural test data of a current blade. To modify the blade design, the blade was divided into several sections and the effect of the thickness of each section was investigated in a numerical analysis. Finally, the modified blade was designed with a lightweight and high-strength.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권6호
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• pp.52-59
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• 2019

로터 블레이드는 허브를 통해 전달된 토크와 조종장치를 이용한 피치각 제어를 통해 헬리콥터 비행에 필요한 양력, 추력 및 기동력을 발생시킬 수 있는 핵심 구성품이며, 구조적인 안전성과 함께 공진의 위험성이 없도록 진동 특성을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구에서는 다목적 무인 헬리콥터(Multi-Purpose Utility Helicopter)에 적용하기 위한 주로터 블레이드의 구조 설계를 수행하였으며, 제작된 블레이드의 단면 강성 측정 시험을 수행하였다. 이후 측정된 강성 분포를 반영하여 로터 시스템의 진동특성에 대한 평가를 수행하였다. 로터 블레이드 내부는 스킨, 스파 및 토션박스로 구성되며, 탄소 및 유리 섬유 복합소재를 적용하였다. 블레이드 단면 강성 예측을 위해 Ksec2D 프로그램을 활용하였으며, 실험을 통해 측정된 값과 비교한 결과를 제시하였다. 로터 시스템의 회전으로 인한 고유진동수 변화 및 공진 위험 여부를 확인하기 위해 회전익 항공기의 통합 해석 프로그램인 CAMRADII를 활용하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.60.2-60.2
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• 2011

This study is to develop a 1kW-class small wind turbine blade which will be applicable to relatively low speed regions. For this blade, a high efficiency wind turbine blade is designed and a light and low cost composite structure blade is adopted considering fatigue life. In this study, shape design of 1kW-class small wind turbine blade for hybrid power generation system is carried out by BEMT(blade element momentum theory). X-FOIL open software was used to acquire lift and drag coefficients of the 2D airfoils used in power prediction procedure. Moreover, pressure and velocity distributions are investigated according to TSR by CFD analysis.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.349-352
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• 2007

A GFRP based composite blade was developed for a 2MW wind energy conversion system of type class IIA. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar and shear web structure. The load cases specified in the IEC61400-1 international specification were considered. For withstanding all relevant extreme loads, the structural analysis for the complete blade was performed using a commercial FEM code. The static load carrying capacity, blade tip deflection and natural frequencies were evaluated to satisfy the strength and stability requirements in accordance with the IEC61400-1 and GL Regulations. The prototype blade was passed the structural proof test for GL certification.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.300-303
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• 2006

The rotor blade of a helicopter is the key structural units and provides three components such as vertical lifting force, horizontal propulsive force and control force. With advancements in aerospace technology, composite materials have been widely used in lightweight structures. In addition, composites show great potential on the design of rotor blades due to the advantages of strength, durability and weight of the materials. In the operational condition of a helicopter, it is required the vibration characteristics of the rotating blades for avoiding resonance and analysis of efficient performance prediction et al. In this study, the CAMRAD-II is used for analyzing the vibration characteristics of rotating composite blades. The effects of rotating speed and collective angles are investigated. Also, the numerical results are compared with experimental data.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제8권3호
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• pp.41-46
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• 2014

Fatigue evaluations for the rotor blades of commercial or military rotorcraft have been carried out using the safe life concept since 1950s. Particularly, in the case of a rotor blade made of a composite material, a highly reliable fatigue life could be predicted by evaluation the cumulative damage using combination of fatigue life curve and load spectrum. However, there is a limit in adequately evaluating the strength reducing phenomena caused by damages or defects generated during the manufacturing process or impact damage induced by operational usages, using only the safe life concept. In this study, the fatigue evaluation process based on the damage tolerance concept is described and illustrated by means of successful application to substantiate the retirement time of composite rotor blades.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권6호
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• pp.411-418
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• 2020

본 논문에서는 복합재 팬 블레이드의 구조적 성능에 대한 근사 및 최적설계 기법을 제안하였다. 그리고 이들을 활용하여 복합재 팬 블레이드의 질량 및 형상의 변화 없이 강성을 최대화하기 위한 적층 패턴의 최적설계를 수행하였다. 이 때 설계 변수 및 설계 영역을 축소하기 위하여 적층 파라미터를 도입하였고, 적층 파라미터의 특성을 활용하여 높은 적합도를 갖는 반응표면 근사모델을 생성하였다. 또한 효율적인 최적해 탐색을 위해 도함수 기반 방법과 유전자 알고리즘을 결합한 2단계 최적화 방법을 적용하였으며, 다양한 요구조건들을 고려한 다목적 최적설계를 수행하였다. 마지막으로는 초기 모델과 최적설계 모델의 유한요소해석 결과를 비교하여 적층 파라미터 기반의 근사 및 최적설계 기법을 검증하였다.

• 한국안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.12-17
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• 2013

Considering the wind power system and the rotor blades which are composed of much technology, the wind power blade would be the most dangerous part because it revolves at high speed and weighs about dozens of tons, if the accident happens. Therefore, the light weight composite materials have been replacing as substitutional materials. The object of this study is to examine the delamination and damage for CFRP/GFRP hybrid composite that is used for strength improvement of a wind power blade. The influence of the initial crack length and fiber orientation for the interlaminar delamination was exposed for the blade safety. Plain woven CFRP instead of GFRP was inserted into the layer of the box spar for improving the strength and blade life. DCB(Double Cantilever Beam) specimen was used for evaluating fracture toughness and damage evaluation of interlaminar delamination. The material used in the experiment is a commercial material known as CF 3327 EPC in plain woven carbon prepreg(Hankuk Carbon Co.) and UD glass fiber prepreg(Hyundai Fiber Co.). From the results, crack growth rate is not so different according to the variation of the initial crack length. Mode I interlamainar fracture toughness of fiber direction $0^{\circ}$ is higher than that of $45^{\circ}$. Interlaminar fracture has an effect on fiber direction and K decreased with lower value according to increasing initial crack length. Also energy release rate fracture toughness was evaluated because CFRP/GFRP hybrid composite with a different thickness is under the mixed mode loading condition. The interlaminar fracture was almost governed by mode I fracture even though the mixed mode.

• Composites Research
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• 제22권1호
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• pp.22-31
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• 2009

최근 화석 연료가 고갈됨에 따라 대체 에너지 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 대체 에너지들 중 풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 주는 시스템으로 매우 친환경적이기 때문에 다양하게 연구되고 있다. 따라서 본 연구의 목표는 500W급 소형 풍력 발전용 블레이드의 개발로서 외국에 비하여 상대적으로 풍속이 낮은 국내와 같은 지역에 적용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 본 논문에서는 피로수명을 고려한 고효율 경량화 블레이드의 공력설계 및 구조설계 방법이 제안되었으며, 구조해석으로 선형 정적해석, 좌굴해석, 진동모드해석이 수행되었다. 또한 풍력 발전 시스템에 발생할 수 있는 유체충돌해석을 모사하였다. 해석결과들은 유압시험장비를 이용한 구조시험 빛 성능시험의 결과와 비교되었고, 비교적 잘 일치하여 설계결과의 안전성을 확인하였다.