• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.78-84
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• 2013

이 논문은 수직축 헬리컬 풍력터빈을 이용한 360 W급 풍력터빈나무(wind turbine tree)를 개발하는데 목적이 있다. 설계를 수행한 100 W 급 헬리컬 풍력터빈을 공력해석을 통해 성능을 예측하였다. 풍력터빈 1개의 성능 분석을 한 후 하나의 풍력단지와 같이 하나의 풍력터빈 나무에 4개의 풍력터빈을 설치하여 유동해석 시 출력의 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 수직축 헬리컬 풍력터빈 나무의 결과를 속도분포와 압력분포로 도출하였고, 수치해석으로부터 정격출력 360 W 이상을 확보할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.59-65
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• 2013

본 논문은 헬리컬 풍력터빈을 이용한 풍력터빈 나무의 구조적 안정성을 검토하는데 목적이 있다. 복합재료를 적용하여 헬리컬 로터 블레이드를 설계하였으며, 유한요소 해석을 통하여 안정성을 검토하였다. 또한 4개의 헬리컬 로터를 지지하고 있는 풍력터빈 나무에 대하여 풍압, 로터의 회전 그리고 자중을 고려한 구조해석을 수행하여 설계 타당성을 검토 하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.330-335
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• 2016

본 논문에서는 설계된 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기의 공기 역학적 출력 및 유동 특성에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기 로터를 설계하였고 풍동 시험과 동일한 환경을 적용한 3차원 전산유동해석을 수행하였다. 전산유동해석 결과를 통하여 공기 역학적 출력과 헬리컬 유동 특성을 확인하였다. 마지막으로 실제 크기의 수직축 풍력발전기에 대한 풍동 시험을 수행하여 전산유동해석에서 예측한 공기역학적 출력과 비교 검증하여 전산유동해석 기법의 타당성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.502-511
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• 2013

Noise performance of small wind turbines is critical since these are generally installed near the community. In this study, flow noise characteristics of Savonius wind turbines are numerically investigated. Flow field around the turbine are computed by solving unsteady RANS equation using CFD techniques and the radiated noise are predicted by applying acoustic analogy to the computed flow data. Parametric study is then carried out to investigate the effects of operating conditions and geometric design factors of the Savonius wind turbine. Tonal noise components with higher harmonic frequency than the BPF are identified in the predicted noise spectra from a Savonius wind turbine. The end-plates and helical blades are shown to reduce overall noise levels. These results can be used to design low-noise Savonius wind turbines.

• 한국기계가공학회지
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• 제5권4호
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• pp.13-20
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• 2006

The inherent problem of a Darrieus wind turbine is its inability to self-start. Usually, a motor is used to provide angular acceleration until lift forces are produced in the airfoil blades or up until the turbine can already sustain its speed on its own. This paper describes a method of improving the self-starting of an H-type Darrieus vertical axis wind turbine (VAWT) by incorporating a helical Savonius turbine thus utilizing a drag-lift combination. The effect of each turbine in the combination relative to each other is investigated by testing a prototype windmill consisting of three NACA 0015 airfoil blades combined with a Savonius rotor with a helix angle of 180 degrees and whose swept area equals 30% of the entire turbine.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.693-702
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• 2015

본 논문은 NACA 익형의 블레이드를 가지는 다리우스 수직축 풍력발전기(VAWT)의 성능특성에 대한 연구이다. 다양한 설계변수를 이용한 다리우스 VAWT 의 최적 형상을 예측하기 위해서 블레이드 근처에서 나타나는 공력특성 및 박리유동, 유동과 블레이드 간의 상호작용, 이로 인해 유도되는 토크 및 출력특성 등을 분석하였다. 블레이드의 최적 형상 설계 및 주변 유동과의 상호작용 특성을 보기 위하여 다양한 인자들 (즉, 코드길이, 로터직경, 피치각, 블레이드의 두께비 및 비틀림각 등)을 고려하였다. 본 연구에서 연구결과로는 TSR 가 낮은 영역에서는 솔리디티가 큰 로터가 높은 출력계수를 가지는 반면, TSR 이 높은 영역에서는 솔리디티가 작은 로터가 높은 출력계수를 가진다. 블레이드의 익형이 안쪽으로 향하는 피치각은 $-2^{\circ}$와 비틀림각이 $0^{\circ}$ 일 때, 다리우스형 VAWT 가 최대 출력을 발생하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.253-261
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• 2014

본 연구에서는 스퍼 유성기어시스템 2단, 헬리컬기어 시스템 1단으로 구성되어 있고, 메인 축과 증속기가 플랜지 결합되어 있는 동력분기식 2.5MW 풍력발전기에 대해 진동해석을 수행하였다. 유성기어시스템, 헬리컬기어시스템, 메인 축 등은 MASTA 상용프로그램으로 모델링하고, 기어박스 케이스, 토크암, 유성캐리어, 플랜지 등은 유한요소법으로 모델링하였으며, 부분구조합성법으로 조합하여 진동해석을 수행하였다. 2.5MW 동력분기식 풍력발전기 기어트레인의 고유진동 특성 해석을 수행하였고, 블레이드 풍하중에 의한 가진, 질량불평형, 축 어긋남 등에 발생하는 가진원에 대해 위험속도 분석을 하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제13권5호
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• pp.15-20
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• 2014

The wind industry grew in the first decade of the 21st century at rates consistently above 20% a year. For wind turbine, gearbox failure can be extremely costly in terms of repair costs, replacement parts, and in lost power production due to downtime. In this paper, gear tooth micro-modification for the high speed stage was used to compensate for the deformation of the teeth due to load and to ensure a proper meshing to achieve an optimized tooth contact pattern. The gearbox was firstly modeled in a software, and then the various combined tooth modification were presented, and the prediction of transmission under the loaded torque for the helical gear pair was investigated, the normal load distribution and root stress were also obtained and compared before and after tooth modification under one torque. The simulation results showed that the transmission error and normal load distribution under the load can be minimized by the appropriate tooth modification. It is a good approach where the simulated result is used to improve the design before the prototype is available for the test.

• 동력기계공학회지
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• 제17권2호
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• pp.5-12
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• 2013

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.237-243
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• 2012

5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.