• Wind and Structures
• /
• 제29권1호
• /
• pp.15-32
• /
• 2019

Much advancement has been made in wind power due to modern technological developments. The wind energy technology is the world's fastest-growing energy option. More power can be generated from wind energy by the use of new design and techniques of wind energy machines. The geographical areas with suitable wind speed are more favorable and preferred for wind power deployment over other sources of energy generation. Today's wind turbines are mainly the horizontal axis wind turbines (HAWTs) and vertical axis wind turbines (VAWTs). HAWTs are commercially available in various sizes starting from a few kilowatts to multi-megawatts and are suitable for almost all applications, including both onshore and offshore deployment. On the other hand, VAWTs finds their places in small and residential wind applications. The objective of the present work is to review the technological development, available sizes, efficiencies, structural types, and structural stability of VAWTs. Structural stability and efficiencies of the VAWTS are found to be dependent on the structural shape and size.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.7-17
• /
• 2016

본 연구에서는 대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전 구조물의 극한환경 운동 성능에 관한 실험적 연구를 다루고 있다. 대형 부유식 복합발전 구조물에 대한 운동 성능을 평가하기 위하여 1/50 축척비의 모형을 제작하였다. 그리고 설계된 계류선의 사양에 부합하는 계류선 모형을 제작하였고 자유감쇠시험 및 static pull-out 시험을 통하여 검증하였다. 주어진 구조물의 수심을 만족하기 위하여 계류선 테이블을 도입하고 환경조건에 계류판에 따른 환경조건을 확인하였다. 모형시험에서 규칙파 중 운동응답을 확인하고 파랑, 조류, 바람의 복합환경 하중을 적용하여 극한환경 운동성능을 해석하였다. 최대 운동 및, 가속도를 계측하여 운동 안전성을 판단하였고 최대 변위와 계류 하중도 선급기준에 따라 판단하였다. 이로부터 복합발전 구조물의 운동 특성에 대하여 토의하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.163-170
• /
• 2011

해상풍력단지 설계과정의 일환으로 실험계획법의 일종인 반응표면분석법을 이용하여 풍력터빈의 최적 배치조건을 연구하였다. 총 36기 터빈을 해상에 설치한다는 가정 하에 터빈들의 행렬조합, 행간 및 열간거리를 반응표면 분석시의 설계변수로 사용하였으며, 터빈 후류손실에 의해 저하되는 발전효율과 내부 전력선 공사비를 목적함수로 고려하였다. 이러한 설계변수와 목적함수간의 관계를 이용한 반응 최적화 분석을 통해 목표 설계조건을 도출하였으며, 해상풍력단지의 경제성을 확보하기 위한 풍력터빈의 배치조건은 "설계범위에서 행수 및 행간거리를 최소화하고, 최적 열간거리를 산정하여 적용해야 한다"는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.247-257
• /
• 2016

To predict annual energy production (AEP) accurately in the wind farm where located in Seongsan, Jeju Island, Equivalent wind speed (EQ) which can consider vertical wind shear well than Hub height wind speed (HB) is calculated. AEP is produced by CFD model WindSim from National wind resource map. EQ shows a tendency to be underestimated about 2.7% (0.21 m/s) than HB. The difference becomes to be large at nighttime when wind shear is large. EQ can be also affected by atmospheric stability so that is classified by wind shear exponent (${\alpha}$). AEP is increased by 11% when atmosphere becomes to be stabilized (${\alpha}$ > 0.2) than it is convective (${\alpha}$ < 0.1). However, it is found that extreme wind shear (${\alpha}$ > 0.3) is hazardous for power generation. This results represent that AEP calculated by EQ can provide improved accuracy to short-term wind power forecast and wind resource assessment.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.209-215
• /
• 2017

대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전시스템은 정 사각형(폭 150m) 부유식 플랫폼 컬럼 상부에 4기의 3MW 풍력터빈이 설치된다. 전방 풍력터빈으로부터 발생되는 후류는 터빈배치에 따라 후방 풍력터빈의 출력성능과 하중특성에 불리한 영향을 미치므로 후류간섭에 대한 유동해석을 통해 최적배치설계가 실시되어야 한다. 본 논문에서는 플랫폼 배치조건($0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$) 변화에 따른 개별 풍력터빈의 출력특성 및 연간에너지생산량을 확인하기 위해 풍속변화(8m/s, 11.7m/s, 19m/s 25m/s)에 대한 비정상상태 CFD 해석을 실시하였다. 레일리분포를 적용한 연간에너지생산량 계산결과는 각 배치조건에 따라 다르게 나타났으며, 해석결과에 근거하여 후류손실이 최소화 될 수 있는 최적 배치설계를 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권6B호
• /
• pp.617-625
• /
• 2010

풍속의 세제곱에 비례하는 풍력발전기의 전기발전량을 효과적으로 증대시키기 위해서는, 풍속이 강한 부지 선정이 중요하다. 일반적으로 내륙지역보다 풍속이 강한 연안지역에 풍력발전기를 설치하는 것이 바람직하다. 또, 해상풍력개발은 풍력발전기의 중요한 단점 중 하나인 소음 문제를 해결할 수 있는 방법으로 기대된다. 풍력개발 사업을 실행하는 과정에서, 어떤 지역의 풍력발전 가능성을 미리 파악하는 것은 풍력발전의 최적지를 선정하는데 있어서 중요한 요소들 중 하나이다. 본 연구는 기상청이 10년간 관측한 제주도 14개 지역의 풍향 및 풍속데이터를 가지고 제주 연안지역의 풍력발전 가능성에 대해 검토하였다. 풍력발전기의 설치높이를 80 m로 가정하고 풍속데이터를 보정하였으며, 이 값을 가지고 풍력에너지 밀도와 연간 풍력에너지량을 산출하였다. 그리고 모든 관측지점의 연간 전기발전량과 에너지취득률은 3,000 KW 풍력발전기에 관한 정보를 이용하여 산출되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.185-193
• /
• 2016

본 연구에서는 부유식 풍력-파력 복합발전 플랫폼 안에 설치된 다수 파력발전기의 현 배치안을 부체 간의 상호 간섭효과를 고려하여 평가하였다. 다수 부체가 수면 위에 떠 있는 경우, 순수한 입사파와 함께 인접한 부체에 의해 발생하는 산란파와 방사파의 영향으로 인해 다수 부체 간의 상호작용 과정은 매우 복잡하다. 다수 파력발전기 배열에 따른 회절 및 방사 문제의 상호작용 해석을 위하여 고유함수전개법을 적용하였다. 해석해의 타당성을 검증하기 위하여 상용 프로그램인 WAMIT으로부터 계산된 수치계산 결과와 비교하였다. 다수 부체 간의 상호 간섭효과를 나타내는 q-factor를 이용하여 복합발전 플랫폼내의 24기 파력발전기의 현 배치안에 대한 전체 성능을 평가하였다.

• 환경영향평가
• /
• 제32권6호
• /
• pp.577-589
• /
• 2023

국내의 경관영향평가는 시각적 영향을 평가하는 기술적 기법은 표준화되어 있지만, 해양경관 자체를 평가하는 방법은 표준화되지 않은 한계가 있어 개선이 필요한 실정이다. 특히 국내의 해상풍력발전의 경관영향평가에서도 경관 자체를 수용체로 인식하고 그 경관의 특성 및 민감도를 평가할 수 있는 체계 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 해상풍력발전 사업의 사업 특성을 반영한 해양경관의 질 평가서 작성에 관한 평가방안을 제시하고, 실제 사업대상지를 사례로 적용하여 활용 가능성을 검토하였다. 해상풍력발전 사업 시 해양경관의 질 평가는 사전 조사 내용을 바탕으로 경관 특성, 물리적 특성, 사회문화적 특성의 평가항목을 평가하고, 5개의 등급으로 구분하여 해양경관의 질을 평가하였다. 다음으로 평가 항목의 평가 기준을 종합하여 해양경관의 질 등급을 보존등급(5급)-준보존등급(4급)-완충등급(3급)-준 개선등급(2급)-개선등급(1급)으로 구분하여 판정하였다. 또한, 실제 사업대상지인 신안우이 해상풍력 발전사업 단지를 임의로 선정하여 평가 과정을 수행하고 활용성을 검토하였다. 본 연구는 해상풍력발전 사업 시 기존의 시각영향평가 위주의 방법을 보완하고 해양경관 자체의 질을 평가하여 해상풍력발전 사업 진행 시 해양경관자원을 효과적으로 보전하고자 하였다. 경관평가 시 기계적이고 정량적인 평가에 의존하기보다는, 사업대상지의 입지적, 사회문화적 특성에 대한 종합적 이해와 이해당사 자들과의 소통과 협력을 위한 기초자료로 활용될 수 있기를 기대한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.183.2-183.2
• /
• 2010

본 개발에서의 해상용 풍력발전기는 크게 허브와 블레이드를 합한 상부 구조물, 전기 발전기와 연결 조인트의 중간구조물, 각종 제어 장치가 들어있는 제어박스로 나누어진다. 상부 구조물은 Circular Hub 타입의 Darrieus 형상으로 양력(lift)을 이용한 회전력이 발생하며, Circular Hub 타입은 기존의 허브와 블레이드를 연결하여주는 암(arm)에 의해 유발되는 항력토크를 최소화 하기 위한 신개념 형상설계가 이루어 졌으며, 저속에서 우수한 회전특성을 가진다. 이는 바람을 받아 기계적 에너지로 전환 하는 역할을 하며, 풍력발전기의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 중간구조물의 전기발전기는, 상부에서 발생된 기계적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 전환 하는 역할을 수행한다. 이렇게 전환된 전기적 에너지는 하부의 제어박스를 거쳐서 해상용 부이(buoy)의 하단에 위치한 베터리 뱅크로 전달, 저장되어 부이에서 쓰이는 전력을 충당하게 된다. 한편 본 개발은 풍력발전기의 공력하중 해석과 로터블레이드의 설계, 풍력발전기의 구조, 진동해석, MPPT 제어컨트롤러와 Breaking controller, 풍동 및 차량시험을 통한 성능평가 및 분석 등의 순으로 개발을 수행하였다.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제19권6호
• /
• pp.1496-1504
• /
• 2019

This paper proposes a new THD reduction algorithm for modular multilevel converters (MMCs) with offset voltage injection operated in nearest level modulation (NLM). High voltage direct current (HVDC) is actively introduced to the grid connection of offshore wind powers, and this paper deals with a voltage generation technique with an MMC for wind power generation. In the proposed method, third harmonic voltage is added for reducing the THD. The third harmonic voltage is adjusted so that each of the pole voltage magnitudes maintains a constant value with a maximum number of (N+1) levels, where N is the number of sub-modules per arm. By using the proposed method, the THD of the output voltage is mitigated without increasing the switching frequency. In addition, the proposed method has advantageous characteristics such as simple implementation. As a part of this study, this paper compares the THD results of the conventional method and the proposed method with offset voltage injection to reduce the THD. In this paper, simulations have been carried out to verify the effectiveness of the proposed scheme, and the proposed method is implemented by a HILS (Hardware in the Loop Simulation) system. The obtained results show agreement with the simulation results. It is confirmed that the new scheme achieved the maximum level output voltage and improved the THD quality.