• 대한기계학회논문집A
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• 제39권9호
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• pp.929-936
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• 2015

풍력터빈 블레이드의 후단, 나셀 상부에 설치되는 나셀 풍속계는 블레이드 회전에 따른 후류효과 및 나셀형상 등으로 인하여 풍력터빈에 입사되는 자연풍속과는 다른 왜곡된 풍속을 측정한다. 풍력터빈 출력성능의 신뢰성 확보를 위해서는 나셀풍속을 자연풍속으로 보정하는 나셀전달함수를 유도하여 성능곡선을 보정하여야 한다. 본 연구에서는 전라남도 비금도 북부 해안에 건설된 신안풍력발전소에서 지상기반 원격탐사 장비인 라이다(LiDAR)를 설치하여 나셀 풍속계와 동일 높이에서의 자연풍속을 측정하였다. 나셀풍속을 자연풍속으로 보정하는 기존의 단순회귀분석에 의한 선형 나셀전달함수를 개선하기 위하여 다중회귀분석에 의한 비선형 나셀전달함수를 유도하였다. 나셀전달함수로 계산한 보정풍속을 풍력터빈 출력곡선에 대입하여 산출한 이론 발전량과 실제 발전량의 잔차를 비교하여 개선효과를 검증하였다. 다중회귀분석 나셀전달함수는 단순회귀분석에 비해 풍속의 표준오차는 9.4% 감소하였으며, 발전량 잔차 분포의 평균은 6.5% 감소하여 개선효과가 있음을 확인하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.65-71
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• 2013

고도에 따른 풍속변화를 의미하는 Wind shear는 풍력발전기의 에너지 생산량에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 요소이다. 풍속을 보정하는 방법으로는 멱법칙(Power Law)이 사용되는데, 일반적으로 쓰이는 0.143(1/7)의 멱지수(Power Law exponent) 값을 이용한 보정식을 1/7th 멱법칙이라 한다. 하지만 멱지수는 해당 지역의 대기 안정도, 지표면의 상태 등에 의해 많은 영향을 받으므로, 실제 정확한 풍력에너지 예측을 위해서는 관심지역의 멱지수의 정확한 계산이 필요하다. 본 연구에서는 제주도 북동부 연안지역 3곳에 Met-mast를 설치하여 풍력자원을 측정하였고, 이를 바탕으로 제주도 북동부 지역에 적합한 멱지수를 계산하여 제안하였다. 제주도 북동부 연안지역의 멱지수를 계산한 결과, 한동 0.141, 평대 0.138, 우도 0.1254의 값을 얻었다. 0.143(1/7)의 멱지수 값, 제안한 멱지수 값을 적용하여 계산한 연간에너지생산량과 실제 측정된 풍황자료를 이용하여 계산한 연간에너지생산량을 비교한 결과, 세 지역 모두 제안한 멱지수 값을 적용하여 계산한 연간에너지생산량이 실제 측정된 풍황자료를 이용하여 계산한 연간에너지생산량과 유사한 결과를 보였고, 따라서 제안한 멱지수 값의 적용이 가능하다고 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.307-313
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• 2022

지구 온난화와 기후변화에 대응하기 위해 국제적으로 재생 에너지의 개발이 확대됨에 따라 풍력발전의 비중도 점차 늘어가고 있다. 태양광발전에 비해 24시간 생산이 가능하지만 대형 풍력발전기를 대규모로 설치하기 때문에 주변의 레이더나 통신 장비들의 동작에 간섭을 일으키는 지에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 해상풍력 발전단지 외해를 항해하는 선박이 VHF 대역으로 조난 통신을 송신할 경우, 육지의 기지국에서 신호를 수신할 수 있는지를 분석하였다. 대상지역 주변의 수치지형도, 풍력발전기 캐드 모델, 풍력발전단지 배치도를 바탕으로 주변 해역 및 발전단지를 수치해석이 가능하도록 모델링하였다. 광범위한 지역에 대한 전파 분석에 적절한 고주파 해석기법 중 PO, SBR 기법을 적용한 전용 프로그램으로 전자파 간섭 여부를 분석하였다. 해상풍력 발전단지 외곽에서 송신한 VHF 대역 전자파에 대해 육상 기지국에서는 약간의 수신전력 저하는 있지만 기준치 이상의 전력을 수신하였다. 선박과 육상 기지국 사이의 가시선을 완전히 가리는 경우에 수신 전력의 저하가 발생하였으나, VHF대역이 파장이 길어 회절이나 반사 등의 효과로 육상 기지국까지 충분한 전파가 도달하는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권7호
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• pp.721-727
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• 2015

풍력 발전기용 기계부품은 주로 자유단조 공법을 통하여 제조된다. 본 연구는 풍력발전기용 타워부품인 도아프레임의 제조하기 위한 발전된 단조공법에 관한 연구이다. 개발된 단조공법의 장점은 원소재 회수율을 높임에 따라 원소재 투입량을 줄임으로 제조원가를 낮춘다. 기존의 단조공업은 유압프레스를 이용하여 단조작업이 이루어지며 최종제품과 단조품의 형상 차이로인하여 많은 부분이 가공으로 제거된다. 하지만 제안된 단조공법은 열간 자유단조와 링롤링공법을 통하여 원소재 회수율을 높이게 된다. 새로운 공법의 유효성은 링롤링 블랭크의 치수와 밀접한 관련이 있기 때문에 유한요소해석을 통하여 블랭크의 치수를 최적화 하였다. 유한요소해석을 통하여 얻은 단조품의 치수는 시제품 생산을 통하여 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1908-1914
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• 2012

풍력발전기의 용량이 점차 대형화되고 해상풍력단지는 수심이 깊은 곳에 조성됨에 따라 해상풍력발전구조물의 하부구조 및 기초시공비용 또한 급격히 증가될 것으로 예상된다. 석션버켓기초는 버켓형식의 기초를 자중에 의한 관입과 자중관입 이후 석션에 의한 관입으로 설치하는 공법이며, 대형장비 대신 충분한 용량의 펌프만 있으면 기초의 시공이 가능하므로 시공이 간편하고 경제적인 공법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 석션버켓기초의 경제성을 검토하기 위하여 상부지반이 사질지반과 연약지반인 경우일 때 대수심 조건에 적용 가능한 기초형식인 자켓과 석션버켓기초를 적용한 트라이포드의 시공비용을 비교하였다. 그 결과 지반이 단단하고, 기초개수가 증가할수록 자켓형식보다는 트라이포드 버켓기초형식을 적용하는 것이 더 경제적임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.237-243
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• 2012

5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.78-83
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• 2014

최근 신재생 에너지원으로서의 선두주자인 풍력발전은 다수의 풍력발전 회사들로 하여금 모니터링 및 고장진단 시스템의 개발을 가속화시키고 있다. 이러한 모니터링 및 진단시스템은 조기의 고장검출을 통해 고장이 발생되었을 경우 발생되는 고가의 수리비용을 미연에 방지할 수 있게 한다. 일반적으로 풍력발전과 관련된 고장진단 시스템은 진동신호 및 신호분석기법에 기반하고 있다. 이에 본 연구에서는 풍력발전 시스템에서 자주 발생되고 있는 질량 불평형 및 축 정렬 불량 등과 같은 기계적인 고장을 효율적으로 진단할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안된 지능화된 고장진단 알고리즘은 인공신경망기법과 웨이블렛 변환을 이용한 것으로 (주)가온솔루션에서 개발한 풍력발전용 기계적 고장발생 장치에 적용 실험을 통해 제안된 진단기법의 유용성을 확인하고자 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.73-81
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• 2012

해상풍력시스템의 규모가 점차적으로 증가하고 있는 추세에 따라 상부구조물을 지지하는 기초구조물 안정성 확보의 중요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 지반공학적 측면에서 기초구조물과 지반의 상호작용이 전체 시스템에 미치는 영향을 파악하기 위한 해석방안이 요구되고 있으며, p-y 곡선 모델의 적용이 대표적인 방법이다. 본 연구에서는 풍황이 우수하여 해상풍력발전 시스템 운영을 위한 대상지로써 적합하다고 알려져 있는 제주도 해저지반(현무암)의 공학적 특성을 현재까지 제안된 암반 p-y 곡선 모델에 적용하였다. 이를 통해 제주도 및 국내 암반 분포 지역에 대한 해상풍력시스템 기초구조물과 해저암반 간의 상호작용 해석 과정을 정리하고 향후 연구 방향을 제안하였다. 전반적으로 암반 p-y 곡선 산정결과는 지표면에 근접할수록 지반반력이 증가하는 경향을 나타냈으며, 말뚝에 작용하는 모멘트, 전단력 등을 분석한 결과 암반의 공학적 특성을 적절히 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.109-118
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• 2010

풍력발전이 배전선로에 연계되면 풍력발전의 출력양에 따라 과전압 또는 저전압 현상을 겪을 것으로 예상한다. 그러나 이러한 문제는 지금까지 이론 및 시뮬레이션을 만을 통하여 고찰이 되었으며 실제 측정을 통해 제시한 사례는 거의 없다. 본 논문에서는 풍력발전이 연계된 장거리 배전선로의 과전압 및 저전압 문제를 실제측정을 통하여 증명하였다. 기존 배전선로의 전압관리 방법에 대하여 설명하였으며 주상변압기 Tap 변경만을 이용해서는 분산전원의 출력변동으로 인한 전압변동을 적정하게 유지할 수 없음을 보였다. 분산전원으로 인한 전압변동을 해소하기 위한 방법으로 여러 가지 대책에 대하여 고찰하였으며, 가장 합리적인 방법으로 SVR 설치를 제안하였으며 배전계통 해석 S/W를 이용하여 SVR 설치를 모의하여 분산전원으로 인한 전압변동을 문제를 해결할 수 있음을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.325-331
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• 2010

3-컵 풍속계는 자동기상측정, 환경 모니터링, 풍력 발전에 필요한 풍속을 측정하기 위해 널리 사용되고 있다. 일반적으로 3-컵 풍속계의 회전부를 지지하는 베어링은 오염물질, 진동 또는 돌풍 등의 여러 요인에 의해 마모되기 쉽고, 이로 인해 풍속에 대한 출력 특성이 장기적으로 변한다. 따라서 3-컵 풍속계를 주기적으로 교정하여 풍속에 대한 출력 특성을 유지 및 관리해야 한다. 본 연구에서는 3-컵 풍속계가 설치된 현장에서 풍속계를 교정 할 목적으로 제트 유동을 이용한 현장용 교정 장치를 제작하였다. 현장용 교정 장치가 3-컵 풍속계를 교정할 수 있는지 확인하기 위해, 현장용 교정 장치의 제트 유동 특성을 측정하였다. 현장용 교정 장치를 가지고 5 종류의 3-컵 풍속계들을 교정하였고, 풍동에서 3-컵 풍속계를 교정한 결과와 비교하였다.