• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권2호
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• pp.98-106
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• 2014

The effect of wake on the performance and load of a downstream wind turbine on a floating platform is investigated with a computer simulation in this study. The floating platform consists of a square platform having a dimension of $200m{\times}200m$ with four 2 MW wind turbines installed. For the simulation, only two wind turbines in series with the wind direction were considered and the floating platform was assumed to be stationary due to its large size. Also, a commercial program based on multi-body dynamics and eddy viscosity wake model was used. It was found from simulation that the power from the downstream wind turbine could be reduced by more than 50% of the power from the upstream wind turbine. However, due to the increase in the turbulence intensity, the power is greater but more fluctuating than the power produced by a wind turbine experiencing the same wind speed without wake. Also, it was found that the load of the down stream wind turbine be comes lower than the load of the upstream wind turbine but higher than the load of a wind turbine experiencing the same wind speed without wake.

• 플랜트 저널
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• 제4권3호
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• pp.54-59
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• 2008

The resonance of boiler is caused by exciting force in the gas path and it generates the vibration by the harmony of boiler's dimensional factor. According to trending toward the boiler of increasing capacity and a bigger size, it has a problem of the vibration at back-pass heating surfaces. We can predict such vibrations as comparison between vortex frequency and gas column's natural frequency. We can't rely on the method for the past decades because of changing parameters, such as an allowable error, gas temperature, gas velocity, Strouhal number. We can reduce the vibration to use the seasoning effect and change the operating condition in coal fired boiler but it's not essential solution. When the vibration occurred in the model boiler, we must measures the acoustic pressure and frequency of places for considering the means. So far, we confirmed the problem from field measures and theoretical analysis about the acoustic vibration of boiler. We installed anti-acoustic baffle in a existing boiler to change the acoustic natural frequency at the cavity, which results in reducing the acoustic vibration. The first, we prove that the acoustic resonance is caused by harmonizing vortex shedding frequency of tube heat surface with acoustic natural frequency of cavity in the range of 650~750 MW loads. The second, the acoustic resonance at the back-pass heating surface has the third order of acoustic natural frequency at the second economizer. We install five anti-acoustic baffles at the second economizer to reducing the resonance. We confirm considerably reducing the acoustic vibration of boiler during the commercial boiler.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.236-239
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• 2014

한수원 중앙연구원은 2007년부터 정부과제의 하나로 전기출력이 1500MWe급인 GEN.III+ 원전 APR+를 개발하고 있다. APR1400에 비해 보다 개선된 안전성과 경제성을 갖는 원전을 개발하기 위해 국내 건설 중인 원전과 해외에서 개발 또는 건설 중인 ALWR(Advanced Light Water Reactor)의 설계내용 및 후쿠시마 원전사고로부터 도출된 개선사항을 반영하여 한국 실정에도 맞고, 해외 수출형 원전에도 부합되는 원전을 설계하고 있다. APR+의 경쟁력을 확인하기 위해 APR+ 표준설계개발 단계에서 3회의 경제성 평가를 수행하였다. 표준설계개발 단계에의 3차(최종) 경제성 평가 결과 APR+ N-th호기는 국내석탄화력 1000MWe급 대비 약 23% 경쟁력 우위인 것으로 평가되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제32권5호
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• pp.32-43
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• 2014

Welding and joining technology has become a core field. Therefore it is more widely applied to nonferrous metals, inorganic and polymeric materials. That is because the high performance, high function and diversification trend of materials used as industrial technology develops. In the laser welding process, STS 304 and SCP1-S were used as the base materials, the output density was fixed $7MW/cm^2$, the protective gas was argon(Ar) and the transfer rate was fixed 5 mm/sec. and it was progressed while the magnetic field is gradually increasing by 100 mT ranging 0 to 400 mT. The tensile test showed in average about 6 % tensile strength improvement in the case of the laser welding process using the magnetic fields. In the shielded metal arc welding process using SPHC only or the combination of SPHC+STS304 as base materials. The electric current was set at 80 Amperes and the protective gas used argon(Ar) the same as the laser welding process and the strength of magnetic fields. In the shielded metal arc welding process using the magnetic fields, the tensile tests showed about 5 % tensile strength improvement in the case of using SPHC only, 3 % tensile strength improvement in the case of using the combination of SPHC+ STS304. In comparing the results of numerical analysis to the results of experimental tests, it was revealed that the temperature, thermal stress distribution and the behavior of molten pool were similar to those of real tests. Consequently, it may be considered that the numerical assumption and the analytical model used in this study were reasonable.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1363-1369
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• 2015

The frequency of a power system should be maintained within the allowed limits for stable operation. When a disturbance such as generator tripping occurs in a power system, the frequency is recovered to the nominal value through the inertial, primary, and secondary responses of the operating synchronous generators (SGs). However, for a power system with high wind penetration, the system inertia will decrease significantly because wind generators (WGs) are operating decoupled from the power system. This paper proposes a dynamic droop-based inertial control for a WG. The proposed inertial control determines the dynamic droop depending on the rate of change of frequency (ROCOF). At the initial period of a disturbance, where the ROCOF is large, the droop is set to be small to release a large amount of the kinetic energy (KE) and thus the frequency nadir can be increased significantly. However, as times goes on, the ROCOF will decrease and thus the droop is set to be large to prevent over-deceleration of the rotor speed of a WG. The performance of the proposed inertial control was investigated in a model system, which includes a 200 MW wind power plant (WPP) and five SGs using an EMTP-RV simulator. The test results indicate that the proposed scheme improves the frequency nadir significantly by releasing a large amount of the KE during the initial period of a disturbance.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1996년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.58-67
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• 1996

This paper describes some computational results of various energy and environmental systems using Patankar's SIMPLE method. The specific topics handled in this study are jet bubbling reactor for flue gas desulfurization, cyclone-type afterburner for incineration, 200m tall stack for 500 MW electric power generation, double skin and heat storage systems of building energy saving for the utilization of solar heating, finally turbulent combustion systems with liquid droplet or pulverized coal particle. A control-volume based finite-difference method with the power-law scheme is employed for discretization. The pressure-velocity coupling is resolved by the use of the revised version of SIMPLE, that is, SIMPLEC. Reynolds stresses are closed using the standard $k-{\varepsilon}$ and RNG $k-{\varepsilon}$ models. Two-phase turbulent combustion of liquid drop or pulverized coal particle is modeled using locally-homogeneous, gas-phase, eddy breakup model. However simple approximate models are incorporated for the modeling of the second phase slip and retardation of ignition without consideration of any detailed particle behavior. Some important results are presented and discussed in a brief note. Especially, in order to make uniform exit flow for the jet bubbling reactor, a well-designed structure of distributor is needed. Further, the aspect ratio in the double skin system appears to be one of important factors to give rise to the visible change of the induced air flow rate. The computational tool employed in this study, in general, appears as a viable method for the design of various engineering system of interest.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2011

소수력은 온실가스 배출량이 적은 친환경 청정에너지원이면서 지역의 분산전원에 기여할 수 있는 유용한 자원으로 평가되고 있다. 이러한 여건은 소수력발전 사업이 전력의 smart grid 구축 효과로 인해 가장 큰 효율성을 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 국내 소수력발전은 1500Mw의 부존량을 가진 것으로 평가되고 있으나 계절적 편중으로 인한 가동률 부족, 경제성 부족 등으로 활발한 보급이 이루어지지 않고 있다. 특히 신재생에너지 확대 전략에도 불구하고 지원금 등 경제적 인센티브 부족으로 인해 민간부문의 참여는 상당히 저조하다. 그럼에도 불구하고 수력에너지는 환경친화적이고 잠재성이 큰 신재생에너지로 온실가스 저감과 에너지 확보에 기여할 수 있다. 특히 수력에너지는 민간투자의 어려움이 존재하므로 정부의 장기적인 기술개발투자 및 효율성 확대 정책이 중요하다. 본 연구에서는 소수력 확대의 경제 환경적 효과를 평가해보기 위해 연산일반균형모형 (CGE :Computable General Equilibrium Model)을 구축한다. 본 연구는 다음과 같이 수행되었다. 첫째, 수력발전부문과 수도사업을 구분하고 사회회계행렬을 작성하였으며, 전력부문에서 수력발전을 포함한 다단계 생산구조를 가정하였다. 둘째, 일반균형모형 방정식 체계를 작성하고 모형의 파라미터 추정 등 보정(Calibration) 작업을 수행하였다. 셋째, 국가 중기 온실가스저감 시나리오를 적용한 전망을 수행하고 소수력 확대(투자지원) 시나리오를 구축한다. 본 연구는 저감수단으로 탄소세를 부과하였다. 끝으로, 소수력 발전 보급 확대의 경제적, 환경적 파급효과를 계산하였다. 분석결과, 소수력 발전 잠재 성장을 반영한 수력에너지 비중은 약 2020년에 약 4.5% 까지 증가하는 것으로 나타났다. 이로 인한 온실가스 저감 기여분은 약 3%에 이르는 것으로 계산 되었다. 또한 수도사업과 비에너지 제조업의 산업비중은 증가하였다. 이러한 결과는 소수력 발전 확대가 화석연료 대체를 통한 지속가능한 에너지 수요에 기여하고 지역개발과 물산업 발전 등 경제적 파급효과 등을 유발할 수 있음을 시사한다. 또한 본 연구에서 고려하지 못한 소수력 기술 개발은 에너지 대체 촉진으로 인한 온실가스 저감과 녹색성장에 기여할 것이다.

• 에너지공학
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• 제21권3호
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• pp.292-300
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• 2012

한수원 중앙연구원은 2007년부터 정부과제의 하나로 열출력 4361MWt GEN.III+ 원전인 APR+를 개발하고 있다. APR1400에 비해 보다 개선된 안전성과 경제성을 갖는 원전을 개발하기 위해 국내외 건설 중인 원전설계와 해외 개발 중인 ALWR(Advanced Light Water Reactor)의 설계내용 및 후쿠시마 원전사고로부터 도출된 개선사항을 반영하여 한국 실정에도 맞고, 해외 수출형 원전에도 부합되는 신개념원전 설계를 진행하고 있다. 기술개발 2단계인 표준상세설계에서 2회의 경제성 평가가 수행되었다. 2단계 표준상세설계 2차 경제성 평가결과 APR+ N-th호기는 국내석탄화력 1000MWe급 대비 24.6% 경쟁력우위와 해외원전 대비 충분한 경쟁력을 갖는 것으로 평가되었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권4호
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• pp.435-449
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• 2020

To effectively extract the vast wind resource, offshore wind turbines are designed with large rotor and slender tower, which makes them vulnerable to external vibration sources such as wind and wave loads. Substantial research efforts have been devoted to mitigate the unwanted vibrations of offshore wind turbines to ensure their serviceability and safety in the normal working condition. However, most previous studies investigated the vibration control of wind turbines in one direction only, i.e., either the out-of-plane or in-plane direction. In reality, wind turbines inevitably vibrate in both directions when they are subjected to the external excitations. The studies on both the in-plane and out-of-plane vibration control of wind turbines are, however, scarce. In the present study, the NREL 5 MW wind turbine is taken as an example, a detailed three-dimensional (3D) Finite Element (FE) model of the wind turbine is developed in ABAQUS. To simultaneously control the in-plane and out-of-plane vibrations induced by the combined wind and wave loads, another carefully designed (i.e., tuned) spring and dashpot are added to the perpendicular direction of each Tuned Mass Damper (TMD) system that is used to control the vibrations of the tower and blades in one particular direction. With this simple modification, a bi-directional TMD system is formed and the vibrations in both the out-of-plane and in-plane directions are simultaneously suppressed. To examine the control effectiveness, the responses of the wind turbine without control, with separate TMD system and the proposed bi-directional TMD system are calculated and compared. Numerical results show that the bi-directional TMD system can simultaneously control the out-of-plane and in-plane vibrations of the wind turbine without changing too much of the conventional design of the control system. The bi-directional control system therefore could be a cost-effective solution to mitigate the bi-directional vibrations of offshore wind turbines.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.211-221
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• 2016

전세계의 인구 증가와 경제 발전은 지속적인 에너지 수요의 증가를 가져오고 있다. 특히, 전력부분에서는 아시아 및 아프리카, 그리고 중남미 등의 개발도상국을 중심으로 그 수요가 지속적으로 증가하고 있어 주요 에너지원인 석탄의 이용도 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 그러나, 이산화탄소 및 대기오염원, 그리고 미세먼지 등의 배출 등은 석탄을 이용한 전력생산에 있어 환경친화적인 기술로의 대응방안 마련과 더불어, 고효율의 다양한 저급연료를 활용할 수 있는 발전 기술의 개발이 요구되고 있다. 이에, 기술개발 및 그 상용화 시장이 점차 증대되고 있는 초초임계 순환유동층 보일러에 대한 관심이 증대하고 있다. 초초임계 순환 유동층 보일러는 중소형의 아임계의 드럼형 구조에서 벗어나 대용량화의 기본 구조인 Once Through 형태의 증기 순환 구조를 지니고 100-300 MWe의 상업용 모듈의 복제를 통해 600 MW급이 상용화 운전 중에 있으며, 향후 설계가 완성된 800 MWe의 상업화 진행이 기대되고 있다. 초초임계 순환유동층 보일러는 2017년 이후 아임계 순환유동층 보일러 설치 용량을 추월하여 표준형 모델이 될 것으로 전망되고 있어, 본 논문에서의 이의 기술적 배경과 개발 현황 그리고 시장전망 등을 통해 기술적 이해를 도모하고자 한다.