• 한국기계가공학회지
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• 제21권2호
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• pp.31-38
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• 2022

Recently, the development of offshore wind farms based on past technical experiences from onshore wind turbine installations has become a worldwide issue. This study investigated the technical issues related to offshore wind farms and large-diameter monopiles from an economic perspective. In particular, the monopile foundation system (MFS), which is the most important part of the proposed fast construction system, is applied for the first time in Korea, and structural verification is essential because it supports large-diameter monopiles and is in charge of excavation. Therefore, in this study, a rapid construction system for large offshore wind power generators was introduced, and stability verification was performed through the structural analysis of the MFS.

• 한국해양공학회지
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• 제28권4호
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• pp.288-293
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• 2014

The IEC standard for onshore or offshore wind turbines requires additional dummy simulations (at least 5 s) for the transient responses due to initial conditions. An increase in the dummy time causes a considerable increase in the computational cost considering multiple design spirals with several thousand design load analysis cases. A time of 30 s is typically used in practical simulations for a wind turbine design with a fixed platform. However, 30 s may be insufficient for floating offshore wind turbines (FOWT) because the platforms have lower natural frequencies, and the transient responses will last much longer. In this paper, an initial condition application algorithm is implemented for WindHydro, and the appropriate dummy simulation time is investigated based on a series of dynamic simulations of a FOWT. As a result, it is found that more than 300 s is required for the platform to have stationary motion after the initial transient responses for the FOWT under the conditions considered.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.1-11
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• 2021

기존 육상풍력터빈의 리파워링 시 기존 기초를 재사용하기 위해서는 증가된 타워 직경 및 터빈 하중에 맞게 기존 기초를 재설계 및 보강하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 육상풍력터빈의 기초형식 중 가장 널리 사용되고 있는 확대기초의 재사용을 위해 기존 확대기초 위에 새로운 콘크리트 기초부를 증설하는 슬래브 확장 보강방법 및 앵커부 구조디테일에 대해 검토하였다. 그리고 앵커부 구조디테일에 따른 보강된 확대기초의 하중저항성능을 실험적으로 평가하였다. 실험결과, (1) 앵커부 철근 유무에 따라 내력이 30 % 이상 증가하였다. (2) 앵커링에 부착된 Pile-sleeve는 앵커링과 콘크리트 사이의 전단슬립거동을 방지하여 회전강성 증가에 기여하였다. (3) Slab connector는 신?구 콘크리트 분리 방지 및 일체화 거동을 향상시켜 내력 및 변형능력 증가에 기여하였다.

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

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.277-280
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• 2009

Wind monitoring system is an absolutely-required system for assessing a performance and fatigue load of the wind energy generator in an on-shore wind energy experimental research complex. It was implemented for the purpose of monitoring the wind information measured from a meteorological tower at the monitoring house and of utilizing the measured data for the performance assessment, by using the LabVIEW program. Then, by adding the performance assessment-related data acquired from the wind energy generator during the performance assessment and the data recorder for synchronizing the data of meteorological tower, the system was implemented. Because it transmitted the data by converting the output 'RS-232' of data logger which measures the wind condition into CAN protocol, the data error rate was minimized, This paper is intended to explain the developed wind data monitoring system.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권2호
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• pp.1-10
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• 2015

Promising onshore wind farm sites in Gangwon province of Korea were investigated in this study. Gangwon province was divided into twenty five simulation regions and a commercial program based on Reynolds averaged Navier-Stokes equation was used to find out wind resource maps of the regions. The national wind atlas with a period 2007-2009 developed by Korea institute of energy research was used as climatologies. The wind resource maps were combined to construct a wind resource map of Gangwon province with a horizontal spatial resolution of 100m. In addition to the wind resource, national environmental zoning map, distance from substation, residence and automobile road, Beakdudaegan mountain range, terrain slope, airport and military reservation district were considered to find out promising wind farm sites. A commercial wind farm design program was used to find out developable wind farm capacities in promising wind farm site with and without excluding environmental protection regions. The total wind farm capacities with and without excluding the protection regions were estimated to be 46MW and 598MW, respectively, when a 2MW commercial wind turbine was employed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.142-154
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• 2023

전세계적으로 환경의 중요성이 부각되면서, 원재료 준비, 생산 공정, 운송 및 설치 등 산업 전체 기간에 걸친 기후 변화 주요 물질인 탄소 배출량을 계산하고, 저감해야 한다는 필요성이 강조되고 있다. 이를 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)라 정의되면서 전세계적으로 다양한 산업들에 시도되고 있다. 국내에도 일부 관련 시도들이 있었지만, 국내 재생에너지 산업에 대해서는 거의 발표되지 않았다. 이러한 연구 중요성에도 불구하고, 부진한 관련 연구의 격차를 메꾸기 위해 본 연구는 국내 육상 풍력발전 단지의 한 사례인 경북 영덕 발전에 대하여 LCA 연구를 관련 시스템 중 가장 많이 사용되는 SimaPro를 이용하여 수행하였다. 연구 결과 풍력 터빈 1대의 에너지 회수기간(EPT)는 약 10개월이며, 1 kwh의 전력을 생산하는데 배출되는 온실가스 배출량(Green House Gas, GHG,)는 15 g CO₂/kWh로 다른 에너지원과 비교해서 경쟁력 있음을 보였다. 부품 별 환경 영향 평가에서는 풍력 터빈의 타워가 여러 환경 영향 부문에 영향이 가장 크다는 결과를 보였다. 본 연구에서 얻어진 경험은 향후 신재생 에너지 보급 및 확대 정책의 강화와 대중의 인식 제고에 도움이 될 것이라고 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.156-163
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• 2015

전기자동차 또는 수소를 이용한 연료전지 자동차 등 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요는 전기에너지이며, 따라서 풍력 등 신재생에너지 자원을 이용한 에너지 생산 및 공급 전략은 미래의 지속가능한 에너지 시스템 구축에 필수적 고려 요소이다. 신재생에너지 자원 기반의 에너지 생산 시스템은 비단 관련 요소 기술의 개발 및 효율 향상뿐만 아니라 자원 잠재성의 지역적 특성 및 관련 기술들의 최적 설계를 포함한 새로운 공급 전략이 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요 만족을 위한 풍력기반 전력생산 공정 설계 및 최적화를 수행하였으며, 다양한 설계 대안들의 경제성을 평가 및 분석하였다. 최소비용을 목적함수로 설정하고, 수요만족, 에너지 흐름, 최대기술 용량 및 부지사용 제한 등 다양한 제약조건을 포함한 혼합정수선형계획(MILP)모델을 개발하였다. 특히 육상 풍력단지 조성 시 사용 가능한 부지 제한성 및 해상 풍력단지의 높은 자원 잠재성 등 실제 풍력 단지 조성 시 고려되어야 할 다양한 실제적 요소를 제약 조건으로 포함하였다. 제안된 최적화 모델의 효용성을 검증하기 위하여 육/해상 풍력발전단지를 포함한 제주도 전력생산 시스템 설계 문제에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 모델을 통하여, 해상 및 육상 풍력단지 간의 비용 효율성 등 제주도에 적합한 최적 공급 시스템을 설계하였으며 경제성을 평가하였다. 또한 사용가능 부지면적에 관한 정책, 필요 부지면적 및 기술의 생산비용 변화 등 주요 비용 관련 변수에 관하여 최종 전력 생산 비용의 민감도 분석을 수행 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.33-47
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• 2024

해상풍력 구조물은 파랑, 바람, 조류 등에 의한 반복수평하중에 장기적으로 노출되기 때문에 기초구조물 설계 시 이에 대한 고려가 필수적이다. 모노파일(monopile)은 일반적으로 육상에서 사용하는 말뚝에 비해 직경이 큰 중공형 강관으로 설계법이 잘 정립되어 있으며 시공이 비교적 단순하고, 안정적으로 풍력 구조물을 지지할 수 있는 장점이 있어 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 해상풍력 모노파일의 횡방향 정적하중에 대한 거동 평가는 American Petroleum Institute(API)에서 제안하는 p-y 곡선법을 활용하는데, 해상풍력과 같이 반복수평하중에 장기간 노출되는 경우 대구경 모노파일에 대한 p-y 곡선법의 적용성을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 서남해안 지역의 대표지반 중 하나인 느슨한 실트질 모래지반에서 양방향(two-way) 반복수평하중을 받는 모노파일의 거동을 원심모형실험을 통해 평가하였다. 그 결과, 모노파일의 거동은 반복하중 크기, 반복하중 횟수, 반복하중의 방향에 따라 달라지는 것을 확인하였다. 또한, API에서 제시하는 p-y 곡선법이 대구경 모노파일의 양방향 반복수평하중에 대한 거동을 과대평가하고 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.201-212
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• 2016

부산지역 가덕도 일대에 30MW 규모의 육상 풍력발전단지개발을 위한 풍황자원분석과 풍력터빈 최적배치를 수행하였다. 후보지역에 설치되어 운용중인 AWS(KMA)에서 측정된 바람 데이터를 이용하였으며, 데이터 품질분석을 통한 신뢰성 검토를 수행하였다. 1년간 측정된 AWS 데이터는 MERRA 재해석 데이터와 선형희귀(Linear regression method) MCP 기법의 적용을 통해 30년으로 장기 보정되었고, 이를 이용한 풍력터빈 최적배치를 수행하였다. 3MW 풍력터빈을 적용하여 총 25 조건의 풍력터빈 배치에 대한 최적배치를 수행하였으며, 다양한 후류모델을 적용하여 발전량해석을 수행하였다. 단지효율은 97.6%~98.7%, 연간이용률은 37.9%~38.3%로 예측되었고, 후류영향이 고려된 연간발전량이 99,598.4 MWh~100,732.9 MWh로 예측됨에 따라, 우수한 경제성을 갖는 풍력발전단지개발이 가능한 지역임을 확인하였다.