• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.767-774
• /
• 2011

최근 풍력발전 시스템은 가장 빨리 발전하고 있는 신재생 에너지원중 하나로 각광을 받고 있으며, 세계 선진 국가들뿐만 아니라 국내에서도 개발과 보급에 많은 투자를 하고 있다. 풍력발전 시스템은 블레이드, 발전기 및 인버터 등으로 구성된 복잡한 시스템으로 최근 들어 풍력발전 시스템의 각 구성요소의 고장에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 풍력발전과 관련된 고장진단은 주로 진동센서로부터의 신호처리에 의해 기계적인 고장을 검출 및 진단하는 것이 주를 이루고 있다. 이에 본 연구에서는 풍력발전시스템에 사용되고 있는 인버터의 고장진단에 적용될 수 있는 기법을 제안하고자 한다. 또한 시뮬레이션 및 실제 시스템에의 적용을 통해 제안된 제안된 기법의 유용성을 확인하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권5호
• /
• pp.513-516
• /
• 2011

소형 풍력발전기 날개의 동적 거동에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 날개를 따라 배열된 광 브레그 격자 (Fiber Bragg Grating) 센서를 이용하여 날개 표면에서의 변형률(strain)을 측정하였다. 충격 햄머 실험 (Impact Hammer Test)을 통하여, 1차 및 고차 모드의 공진주파수를 측정하였다. 광섬유 센서를 이용한 실험결과를 스트레인 게이지를 이용한 실험 결과와 비교한 결과 모드 주파수는 매우 유사하였다. 하지만, 광섬유 센서의 경우 스트레인 게이지에서 감지하지 못하는 모드를 감지할 수 있었다. 또한, 실험으로부터 얻은 변형률 모드를 이용하여 근사적으로 날개의 변위 모드를 추정하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2011년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.602-606
• /
• 2011

In this study, operational vibration experiment and analysis have been conducted for the 4-blade small vertical-axis wind turbine (VAWT) including the effect of tower elastic behavior. Computational structural dynamics analysis method is applied to obtain Campbell diagram for the VAWT with elastic tower. An open type wind-tunnel is used to change and keep the wind velocity during the ground test. Equivalent reduced elastic tower is supported to the VAWT so that the elastic stiffness effect of the tower can be reflected to the present vibration experiment. Various excitation sources with aerodynamic forces are considered and the dominant operating vibration phenomena are physically investigated in detail.

• Composites Research
• /
• 제36권1호
• /
• pp.32-36
• /
• 2023

최근 탄소 중립 등 지속 가능한 발전을 위한 지구환경 문제가 대두되면서 기존 풍력터빈의 소재인 유리섬유 복합재의 폐기 시 처리 방안이 문제가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 유리섬유 복합재를 대체할 수 있는 친환경 복합재인 아마섬유 기반 복합재를 활용하여 30kW 풍력터빈 블레이드를 제조하고 적합성을 평가하였다. 먼저 친환경 천연 아마섬유 복합재의 풍력터빈 블레이드 소재로 활용 가능성을 검증하기 위해 기계적 강도 시험을 수행하였으며, 그 결과 선행 아마섬유 복합재 물성 연구 대비 좀 더 우수한 강도가 측정된 것을 확인하였다. 또한 제작된 30kW 급 아마섬유 복합재 블레이드를 활용하여 아마섬유 복합재 블레이드의 정적강도를 측정하는 정적강도 성능평가 시험을 통하여 적합성을 확인하였다.

• Wind and Structures
• /
• 제30권3호
• /
• pp.261-273
• /
• 2020

This paper deals with the design, wind tunnel testing, and performance analysis of small wind turbines targeting low-power applications. Three different small-size blade designs in terms of size, shape, and twisting angle are considered and tested. We conduct wind tunnel tests while measuring the angular speed of the rotating blades, the generated voltage, and the current under varying resistive loading and air flow conditions. An electromechanical model is also used to predict the measured voltage and power and verify their consistency and repeatability. The measurements are found in qualitative agreement with those reported in previously-published experimental works. We present a novel methodology to estimate the mechanical torque applied to the wind turbine without the deployment of a torque measuring device. This method can be used to determine the power coefficient at a given air speed, which constitutes an important performance indicator of wind turbines. The wind tunnel tests revealed the capability of the developed wind turbines to deliver more than 1225 mW when subject to an air flow with a speed of 7 m/s. The power coefficient is found ranging between 26% and 32%. This demonstrates the aerodynamic capability of the designed blades to extract power from the wind.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.28-33
• /
• 2013

This paper describes aerodynamic characteristics of an Archimedes spiral wind turbine with various angles of attack. The range of angles was controlled from $-30^{\circ}$ (clockwise) to $+30^{\circ}$ (clockwise). The rotating speed of wind turbine at the same angle of attack in both directions was different. The reason why the-maximum rotational speed was observed at $15^{\circ}$ in clockwise direction can be explained based on angular momentum conservation. Quantitative flow visualization around Archimedes wind turbine blade was carried out between $-15^{\circ}$ (clockwise) and $+15^{\circ}$ (counter clockwise) using high resolution PIV method. The relationship between drag force and rotating speeds was discussed. From these results, optimum design on yawing system of Archimedes spiral wind turbine may provide high efficiency on small wind power system.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권3호
• /
• pp.269-274
• /
• 2014

본 논문에서는 사보니우스형 풍력터빈의 저소음 설계에 관한 연구를 수행하였다. 선행연구를 통해 BPF 보다 높은 주파수를 기본주파수로 가지며 발생하는 하모닉 성분의 순음소음이 사보니우스형 풍력터빈의 주요한 소음임을 밝혔고, 이러한 하모닉 성분의 소음은 와류에 의한 것임을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 선행연구결과를 바탕으로, 사보니우스형 풍력터빈의 저소음 설계를 위해 이탈되는 와류에 위상차를 유도할 수 있는 터빈 날개 끝단을 도입하였다. CFD 기법 및 음향상사법을 적용한 복합 전산공력음향학 기법을 적용하여 제안한 저소음 사보니우스형 풍력터빈의 방사 소음을 수치적으로 예측하였고, 기존의 형상과 비교를 통해 소음 저감 효과를 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.5-9
• /
• 2013

In this study, operational vibration experiment and analysis have been conducted for the 4-blade small vertical-axis wind turbine (VAWT) including the effect of tower elastic behavior. Computational structural dynamics analysis method is applied to obtain Campbell diagram for the VAWT with elastic tower. An open type wind-tunnel is used to change and keep the wind velocity during the ground test. Equivalent elastic tower is used to support the VAWT so that the effect of elastic stiffness of the tower can be considered in the present vibration experiment. Various excitation conditions with wind loads are considered and the dominant operating vibration phenomena are physically investigated in detail.

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

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
• /
• pp.230-231
• /
• 2003

Two and three-dimensional flows around a cross-flow wind turbine are investigated by the numerical simulation. The turbine studied in this paper has cylindrical shape with many small blades along its periphery. Incompressible Navier-Stokes equation is used for this simulation. A rotating coordinate system, which rotates at the same speed of the turbine, is used in order to simplify the boundary conditions on the blades of the turbine. Additionally, a boundary fitted coordinate system is employed in order to express the shape of the blades precisely. A third order upwind scheme is chosen for the approximation of the non-linear terms. When the number of blades is about 10, the highest torque is obtained.