• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.474-477
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• 2009

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력발전 블레이드에 대한 정격풍속과 낮은 풍속 영역을 고려하여 풍속에 대한 다점 최적설계를 수행하였다. 다점 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드이다. 최적화 과정을 통해 얻어진 최적해의 집합에 대하여 L2 Norm을 통한 파레토분석을 하였으며, 이를 통해 기저형상의 연간 에너지생산량과 설비 이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.04a
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• pp.470-472
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• 2001

전북대학교 벤처기업인 (주)코윈텍에서는 2001년 2월 19일 전북 부안군 하서면 백련리 해창쉼터에 30kW급 수직/수평축 통합형 풍력발전 시스템을 설치하였다. 이 시스템은 기존의 수평축 풍력발전기의 장점과 수직축 풍력발전기의 장점을 통합한 새로운 시스템으로서 기존 시스템보다 월등한 성능을 나타내고 있다. 본 논문에서는 새로 개발된 풍력발전 시스템에 특징 및 구성에 관하여 소개한다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• v.3 no.4
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• pp.360-368
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• 2010

This paper describes the flow field and the blade pressure distribution of a horizontal axis wind turbine in various yawed flow conditions. These measurements were carried out with 2.4m-diameter rotor with pressure sensors and a 2-dimensional laser Doppler velocimeter for each azimuth angle in a wind tunnel. The results show that aerodynamic forces of the blade based on the pressure measurements change according to the local angle of attack during rotation. Therefore the wake of the yawed rotor becomes asymmetric for the rotor axis. Furthermore, the relations between aerodynamic forces and azimuth angles change according to tip speed ratio. By the experimental analysis, the flow field and the aerodynamic forces for each azimuth angle in yawed flow condition were clarified.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.273-276
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• 2006

To generate electricity from wind energy, wind turbine generally has a rotor blade. Since this rotor blade is a kind of the rotating machinery, the wake from the rotor is very Important role in the side of the aerodynamic performances. Thus the study about wake is essential to analyze wind turbine aerodynamics. In this study wake characteristics are analyzed by hot-wire probe in the K.A.F.A(Korea Air Force Academy) wind tunnel. It is possible to analyze the wake characteristics by hot-wire probe from acquiring the velocity fluctuations at given positions in the flow. This velocity data are arranged by trigger signal at same azimuth of the blade in periodic manner of the rotor blade. From this various wake characteristics are found : radial and axial position of the tip vortex, vortex core characteristics in the flow etc.

• Smart Structures and Systems
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• v.26 no.6
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• pp.703-720
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• 2020

This paper investigates the safety of the wind turbine blade against excessive deformation. For this purpose, the performance of the blade in the along-wind direction is improved by longitudinal stiffener made of shape memory alloy. The rationale behind the selection of this smart material is due to its ability to offer excellent thermo-mechanical behaviour at low strain. Here, Liang-Roger model is adopted for vibration control, and the super-elastic effects are utilised for blade stiffening. Turbulent wind fields are generated at the hub height using TurbSim and the corresponding loads are evaluated using blade element momentum theory. An efficient switching algorithm is developed along with performance curves that enable the designer to select an optimal mode of heating depending upon the operational scenario. Numerical results presented in this paper clearly demonstrate the performance envelope of the proposed stiffener and its influence on the reliability of the blade.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.11 no.5
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• pp.15-21
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• 2008

In modem wind power system of large capacity above 1MW, horizontal axis wind turbine(HAWT) is a common type. And, the optimum design of wind turbine to guarantee excellent power performance and its reliability in structure and longevity is a key technology in wind Industry. In this study, mathematical expressions based upon the conventional BEMT(blade element momentum theory) applying to basic 1MW wind turbine blade configuration design. Power coefficient and related flow parameters, such as Prandtl's tip loss coefficient, tangential and axial flow induction factors of the wind turbine analyzed systematically. X-FOIL was used to acquire lift and drag coefficients of the 2-D airfoils and we use Viterna-Corrigan formula to interpolate the aerodynamic characteristics in post-stall region. In order to predict the performance characteristics of the blade, a performance analysis carried out by BEMT method. As a results, axial and tangential flow factors, angle of attack, power coefficient investigated in this study.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.182.1-182.1
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• 2010

현재 전 세계적으로 가장 널리 개발하고 보급되어지고 있는 풍력산업의 시장 규모는 매년 확대되고 있다. 특히 소형 풍력발전 시스템은 낙도 등의 전력 공급이 어려운 지역에 경제성 있는 전력 보급을 가능하게 한다. 국내의 미전화 지역과 일반 가정에서 풍력 에너지 자원을 적극 활용 개발하기 위해서 보다 우수한 성능의 풍력발전기용 블레이드를 설계하고자, 공기역학적인 최적설계에 대해 연구함으로써 추후 보급형 풍력발전 시스템의 개발에 필요한 설계 기술을 확립하고자한다. 본 연구는 설계된 블레이드의 유동해석 및 성능예측을 위하여 경제적으로 많은 지원이 필요한 대규모 풍동실험이 아닌 상용 CFD를 사용하여 보다 효율적으로 우수한 성능을 가지는 풍력 터빈을 설계함에 있다. Reynolds Averaged Navier-Stokes 방정식에 기반을 둔 CFD의 경우 이론적으로 명확한 해석이 가능하고, 실제 터빈의 운전 환경과 동일한 다양한 물리적 변수를 입력 데이터로서 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 풍력 터빈의 설계 과정에서 반영된 미소한 블레이드 형상변화 및 운전 조건의 변화에 따른 유동장의 변화 및 풍력터빈 성능을 정확히 예측할 수 있는 장점을 가지고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.25-32
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• 2005

The aerodynamic loads at the blade hub and the drive shaft for 1MW horizontal axis wind turbine are calculated numerically. The geometric shape of the blade such as chord length and twist angle can be obtained fran the aerodynamic optimization procedure. Various airfoil data, that is thick airfoils at hub side and thin airfoils at tip side, are distributed along the spanwise direction of the rotor blade. Under the wind data fulfilling design load cases based on the IEC61400-1, all of the shear forces, bending moments at the hub and the low speed shaft of the drive train are obtained by using the FAST code. It shows that shear forces and bending moments have a periodic. trend. These oscillating aerodynamic loads will lead to the fatigue problem at both of the hub and drive train From the load analysis the maximum shear forces and bending moments are generated when wind turbine generator system operates in the case of the extreme speed wind condition.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.47-50
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• 2005

본 연구의 목적은 차세대 대체에너지로 각광받는 풍력발전 중에서 육상발전보다 여러 가지 이점이 있는 해상에서의 한국형 풍력터빈 블레이드의 최적 형상을 위 한 알고리즘을 구현하는 것이다. 풍력터빈 블레이드에서 깃익형의 공기 역학적 특성은 매우 중요한 사항이다. 이를 위해서 익형 성능예측에 층류에서 난류로의 천이과정을 포함하는 XFOIL을 이용하여 블레이드 익형 단면의 양력과 항력 분포를 해석하였다. 첫 번째 수준의 설계변수는 운용범위내의 바람의 속도와 블레이드 지름, 축 회전수이며, 각 단면에서의 비틀림각과 시위길이는 두 번째 수준의 설계 변수이다. 운용범위 내의 각 설계점에서 익형의 공력 변수들과 최소에 너지손실 조건을 이용하여 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 각각의 설계점에서 결과를 바탕으로 풍력발전의 설계 운용범위에서 반응면을 구성하고 구배최적화 기법을 통해 요구동력의 제약함수를 만족하고 효율을 최대로 하는 블레이드 형상을 구현하였다. 최적형상에 대해 탈설계점 해석을 수행하여 그 성능을 구하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.7 no.2
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• pp.59-69
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• 2011

5MW wind turbine is regarded as a promising system for offshore wind farms in the western sea of Korean. And the wind turbine is developed in many companies but not much information is known about it. In this study, aerodynamics and control characteristics depending on several control methods is reviewed on 5MW wind turbine, in which configuration data of the turbine are used from the previous study of NREL. For the calculations, GH_Bladed, which is certificated software by GL, is used and compared with data from FAST code of NREL. This study shows that how much power production, and aerodynamic performances and loads can be obtained with different controls in the operation of 5MW wind turbine, which is expected to be useful in the design of the wind turbine system.