• 전력전자학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.610-617
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• 2005

가변속 풍력발전 시스템의 시뮬레이션 모델을 PSCAD/EMTDC 기반으로 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 바람 모델, 회전자 다이나믹스, 동기 발전기, 전력 변환기, 변압기, 배전 선로, 무한 모선 등으로 구성되어 있다. 특히 블레이드의 공기역학적 특성과 전력 변환기의 제어 전략도 포함되어 실질적인 풍력발전기의 동작 특성을 시뮬레이션 할 수 있다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 입력 풍속의 변동, 발전기 주변 부하의 변동, 계통측 전원 전압의 불평형 등의 다양한 조건에서 풍력발전기의 과도 상태 거동 특성을 확인하였다. 본 연구 결과는 앞으로 가변속 풍력발전기와 전력계통의 연계 운전시 신뢰성을 높이고 전력 시스템을 보호하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.121-130
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• 2009

전진 비행중인 자동회전 로터에 대한 비정상 수치해석 기법이 개발되었다. 자동회전 로터의 플래핑과 회전운동 방정식은 주어지는 시간간격에 따라 연속적으로 적분되며 이 때 회전면에서의 유도 속도장은 동적 유도흐름 이론(dynamic inflow theory)에 의해 계속 업데이트 되면서 블레이드의 모든 요소에서 유효 받음각을 결정하여 비정상 상태를 모사한다. 로터의 임의의 초기 회전속도 및 플래핑각에서 정상상태로 천이(transition)되는 과정을 시뮬레이션 하였고 블레이드 에어포일 공력 데이터들을 이용하여 방정식들의 수치해인 자동회전의 정상상태를 예측하였다. 2차원 Navier-Stokes 솔버로 받음각과 레이놀즈수에 따라 해석된 에어포일 데이터를 이용하여 자동회전의 비정상 시뮬레이션을 수행한 해석 결과는 풍동실험 결과와 잘 일치하였다

• 전력전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.349-360
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• 2006

이중여자 유도형 풍력발전 시스템은 다른 풍력발전 시스템에 비하여 에너지 변환 효율이 우수하고 전력변환 장치의 용량이 작아도 되는 특성이 있다. 이러한 특징을 살리기 위해서는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지의 변화를 고려하여 발전기의 제어기를 설계해야 한다. 본 논문에서는 상위 제어기와 하위 제어기로 구분하여 이중여자 유도 발전기의 제어기를 설계하였다. 상위 제어가는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지가 변화함에 따라서 발전기의 운전모드를 결정하고 제어 기준값을 계산한다. 발전기의 운전모드는 최저 속도 제어와 가변 토크 제어, 그리고 토크 제한 모드로 구성된다. 하위 제어기는 상위 제어기의 지령에 따라서 발전 시스템의 전류를 제어한다. 또한 본 논문에서는 3kW급 권선형 유도기를 사용한 이중여자 유도형 풍력발전기의 시뮬레이터를 제작하였다. 설계한 제어기는 시뮬레이터에 적용하여 실험적으로 검증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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• pp.818-821
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• 2005

The sound measurement procedures of IEC 61400-11 are applied to field test and evaluation of noise emission from 1.5 MW wind turbine generator (WTG) at Yongdang and 660 kW WTG at Hangwon in Jeju Island. Apparent sound power level, wind speed dependence and third-octave band levels are evaluated for both of WTGs. 1.5 MW WTG at Yongdang is found to emit lower sound power than 660 kW one at Hangwon, which seems to be due to lower rotating speed of the rotor of WTG at Yongdang. Equivalent continuous sound pressure levels (ECSPL) of 660 kW WTG at Hangwon vary more widely with wind speed than those of 1.5 MW WTG at Yongdang. The reason for this is believed to be the fixed blade rotating speed of WTG at Yongdang. One-third octave band analysis of the measured data show that the band components around 400-500 Hz are dominant for 1.5 MW WTG at Yongdang and those around 1K Hz are dominant for 660 kW WTG at Hangwon.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권3호
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• pp.349-362
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• 2018

A non-linear numerical simulation technique for predicting the unsteady performances of an airbreathing engine is developed. The study focuses on the simulation of integrated propulsion systems, where a closer coupling is needed between the airframe and the engine dynamics. In fact, the solution of the fully unsteady flow governing equations, rather than a lumped volume gas dynamics discretization, is essential for modeling the coupling between aero-servoelastic modes and engine dynamics in highly integrated propulsion systems. This consideration holds for any propulsion system when a full separation between the fluid dynamic time-scale and engine transient cannot be appreciated, as in the case of flow instabilities (e.g., rotating stall, surge, inlet unstart), or in case of sudden external perturbations (e.g., gas ingestion). Simulations of the coupling between external and internal flow are performed. The flow around the nacelle and inside the engine ducts (i.e., air intakes, nozzles) is solved by CFD computations, whereas the flow evolution through compressor and turbine bladings is simulated by actuator disks. Shaft work balance and rotor dynamics are deduced from the estimated torque on each turbine/compressor blade row.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.663-667
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• 2017

최근 화석연료의 사용으로 인한 연료고갈 및 환경문제가 대두되고 있으며 이를 해결하기 위한 대체에너지 개발이 시급한 실정이다. 풍력에너지는 대체에너지 중 지속적으로 무제한 사용할 수 있고 공해물질 배출이 없는 청정에너지로 각광받고 있다. 풍력발전은 바람에너지가 로터 블레이드를 통해서 운동에너지로 변환되고 다시 발전기를 통해서 전기에너지를 발생시키는 에너지 변환기술이며, 풍력발전기의 중요부품인 블레이드의 설계 및 제작은 매우 중요한 요소이지만, 우리나라는 이에 대한 기초자료 및 핵심기술 등이 부족하여 아직도 중요부품들을 외국에서 수입하여 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용하여 풍속 및 블레이드 개수에 따른 발전기의 출력특성을 분석하였다. 연구결과, 최대풍속 8m/s일 때 블레이드 3개를 적용하면 블레이드를 1개 및 2개를 적용했을 때보다 발전기 출력전압은 33% 및 18%로 증가되었고, 발전기 출력전류는 33% 및 15%로 증가되었으며 발전기 RPM은 23% 및 13%로 증가되었다. 본 연구에서다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용한 결과 발전기의 출력특성이 향상되었고 저 풍속에서도 전기에너지의 수집이 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.89-96
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• 2008

This paper investigates the effect of blade deformation, caused by manufacturing inaccuracies, on the performance of a 2-stage axial steam turbine. A high fidelity 3D coordinate Measurement Machine has been employed to obtain the exact geometrical model of the blades. A Streamline Curvature solver was used to predict the overall performance of the turbine. During the manufacturing process of the casts and of the blades themselves, several types of errors can occur which lead to a different geometry from that envisaged by the designer. The main objective of this study is to investigate the effect of those errors on the performance of a 2-stage experimental axial steam turbine. A high fidelity measurement of the actual geometry of both stator and rotor blades has been carried out, using a 3D Coordinate Measurement Machine. The cross sections of the blades obtained by the measurement were compared with those produced by the design process to evaluate the change in blade inlet/exit angles. In addition, the geometrical deviations from the initial design have been subjected to a statistical study in order to locate the nature of the error. The actual(measured) model has been used as input into a Streamline Curvature solver to evaluate its performance. Finally, a comparison with the performance plots of the original geometry has been carried out. A measurable change of efficiency as well as in the total power delivered by the turbine was found. This suggests that the accumulated error caused during the manufacturing procedure plays a significant role in the overall performance of the machine by making it less efficient by more than 1%. Reverse engineering techniques are proposed to predict and alleviate these errors leading thereby to a final design of each stage with improved performance.

• 산업공학
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• 제21권4호
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• pp.411-417
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• 2008

An impeller is a type of high-speed rotor that is used to compress or transfer fluid under high-speed and pressure at high temperatures. The impeller is composed of an axial hub and several blades attached along the hub. The weight and shape of an impeller must be balanced, because their imbalances can cause noise and vibration, which can lead to the breakage of the impeller blades during operation. Thus, the hub and blades of an impeller are commonly machined in a 5-axis NC machine to obtain qualified surfaces. The impeller machining strategy or process plan can not be easily obtained due to the complex, overlapped and twisted shapes of impeller blades. Skillful machining process planners may generate appropriate machining strategies based on their experiences and floor data. However, in practice most shop floor data for the impeller machining is not well-structured such that it does not effectively provide a process planner with information for machining strategies and/or process plans. This paper reports the development of a case-based machining strategy support system (CBMS) that employs case-based reasoning to obtain the machining strategy of an impeller by using the existing machining strategies of the shop floor. The CBMS generates impeller machining strategies through a stepwise reasoning process considering the similarity features between the blade shapes and machining regions. A case study is provided to demonstrate that CBMS can generate useful machining strategies facilitating process planners. The developed system can simulate the tool paths of impeller machining and runs on the web.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권9호
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• pp.943-954
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• 2010

본 연구에 적용된 터빈은 반경류형이며, 동익의 외경은 108 mm이다. 터빈은 1.4-4.1%의 낮은 부분분사율에서 작동하므로 익형은 축류형으로 설계되었으며 3단으로 구성되었다. 터빈에서 부분분사율과 팁간극 및 노즐유동각의 변화에 따른 성능의 변화를 측정하였다. 또한 터빈의 단수를 변경하면서 각 단수에서 발생되는 출력의 차이에 대한 측정이 이루어졌다. 본 연구의 터빈은 다양한 작동조건에서 운전되므로 넓은 작동범위에 따른 비교를 위하여 회전수를 변경하면서 탈설계 영역에서의 성능 평가가 이루어졌다. 뿐만 아니라 다양한 작동조건에 합당한 시스템의 평가를 위하여 총비오크가 얻어졌다. 아울러 소형터빈의 설계 및 성능예측을 위하여 유동해석을 수행하였으며 얻어진 예측의 결과는 실험으로 얻어진 결과와 잘 일치하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.491-494
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• 2009

This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$ which is a trade mark of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$ has been designed in consideration of high RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability) and cost effectiveness for the TC Ia condition in GL guideline. An integrated drive train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in part load operation, and grid friendliness use of 50 Hz and 60 Hz grid. A pitch regulated variable speed power control with individual pitch system has been introduced to regulate rotor torque while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. An individual pitch control system has been introduced to reduce fatigue loads of blade and system. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements. And internal maintenance crane in nacelle has been developed. As a result, the maintenance cost was dramatically reduced and maintenance convenience also enhanced in offshore condition.