• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.470-478
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• 2016

화석연료 사용으로 인한 환경오염과 기후변화는 전 지구적인 환경 문제로 대두되고 있다. 또한 화석연료 고갈 및 경제적 취약성을 극복하기 위하여 태양광, 풍력 등 신재생에너지 자원 기반 에너지공급 시스템 구축이 많은 관심을 받고 있다. 이러한 신재생에너지 시스템은 자원의 낮은 공급안정성을 극복하기 위하여 다양한 자원을 이용한 독립 통합 에너지공급 시스템 설계 및 운전 전략이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 PV, Wind turbine, 화석연료 기반 발전 및 저장장치 등으로 구성된 독립 에너지공급 시스템을 설계하였다. 또한 최적화 모델을 이용하여 각 지역별 최적 전력생산 시스템의 구성요소를 규명하고 소요비용을 분석하였다. 제시된 모델 검증을 위하여 한국의 주거, 농업, 상업부문 등 주요 에너지수요 만족을 위한 설계문제를 해결하였다. 그 결과 주거부문의 경우 $0.37~$0.44/kWh, 농업부문의 경우 $0.15~$0.61/kWh, 상업부문의 경우 $0.12~$0.28/kWh의 단위전력 비용을 보였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.286-294
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• 2016

초기설계 단계에서 시스템의 성능을 고려한 형상의 최적화가 필요하다. 하지만, 일반적으로 공학시스템의 성능예측은 많은 계산 시간이 요구되는 작업이다. 시스템 형상의 최적화를 위해서는 다양한 설계대안에 대한 성능의 평가가 요구되므로 초기 설계과정에서 많은 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 많은 연구자들은 응답표면방법을 이용한 성능예측에 관한 다양한 연구를 시도하고 있다. 하지만, 이 방법은 비선형성이 강한 문제에서 예측오차가 비교적 크게 발생하는 단점이 있다. 따라서 본 연구의 최종목표는 초기설계과정에서 성능예측을 위한 적절한 근사모델을 제시하고, 해양시스템 성능예측문제(부유식 해상발전기 하부구조물 최적화 문제, 유조선의 선저외판 최적화 문제)에 적용하여 제시된 근사모델을 검증하는 것이다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.40-47
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• 2010

Micro Grid(MG)는 새로운 개념의 전력시스템으로 Smart Grid 기술의 일환으로 관심을 받고 있다. 기본적인 MG의 개념은 신/재생에너지를 포함한 분산전원의 도입 및 효율적인 계통운영이지만 여기에는 전력공급의 신뢰성과 경제성이 배제될 수 없는 요소임은 확실하다. MG라는 새로운 계통의 개념을 도입하는데 있어서 기존 전력계통(Utility Grid)과의 간섭, 신뢰도 및 전력품질의 문제들이 해결해야 하는 숙제로 떠오르고 있는데 이에 대한 대안 중 하나가 에너지저장기술이다. 그러나 본 기술은 아직까지는 초기투자비 및 운영유지비가 매우 높은 수준이기 때문에 MG의 설계에 있어서 신뢰도와 경제성을 함께 고려한 Energy Storage System(ESS)의 설치방법이 필요로 된다. 이에 본 논문에서는 공급신뢰도기준을 충족할 수 있는 ESS의 최소필요용량 및 적정투자시점을 결정하는 확률론적 방법을 제안하고 이에 대한 사례연구를 수행하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.47-56
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• 2011

2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.375-387
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• 2023

The subsea power cables are increasingly important for harvesting renewable energies as we develop offshore wind farms located at a long distance from shore. Particularly, the continuous flexural motion of inter-array dynamic power cable of floating offshore wind turbine causes tremendous fatigue damages on the cable. As the subsea power cable consists of the helical structures with various components unlike a mooring line and a steel pipe riser, the fatigue analysis of the cables should be performed using special procedures that consider stick/slip phenomenon. This phenomenon occurs between inner helically wound components when they are tensioned or compressed by environmental loads and the floater motions. In particular, Vortex-induced vibration (VIV) can be generated by currents and have significant impacts on the fatigue life of the cable. In this study, the procedure for VIV fatigue analysis of the dynamic power cable has been established. Additionally, the respective roles of programs employed and required inputs and outputs are explained in detail. Demonstrations of case studies are provided under severely sheared currents to investigate the influences on amplitude variations of dynamic power cables caused by the excitation of high mode numbers. Finally, sensitivity studies have been performed to compare dynamic cable design parameters, specifically, structural damping ratio, higher order harmonics, and lift coefficients tables. In the future, one of the fundamental assumptions to assess the VIV response will be examined in detail, namely a narrow-banded Gaussian process derived from the VIV amplitudes. Although this approach is consistent with current industry standards, the level of consistency and the potential errors between the Gaussian process and the fatigue damage generated from deterministic time-domain results are to be confirmed to verify VIV fatigue analysis procedure for slender marine structures.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.205-210
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• 2014

기계시스템의 결함을 진단하기 위한 방법으로 패턴인식 기법이 널리 사용되고 있다. 진동신호의 변화를 감지하여 기계시스템의 건전성을 판단하는 방법이 패턴인식 기법이다. 대표적 패턴 인식기법으로 최근 은닉 마르코프 모델과 인공신경망이 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 결함진단에 은닉 마르코프 모델과 인공신경망을 혼합한 방법이 제시되었으며 결함진단 대상 구조물로는 크랙을 가진 회전하는 풍력터빈 블레이드가 선정되었다. 본 연구에서는 크랙발생 여부뿐만 아니라 그 위치 및 크기도 동시에 진단하고자 하였다. 아울러서 본 연구에서는 일정 주파수들을 갖는 모멘트를 대상 구조물에 가함으로써 외부 잡음에도 불구하고 높은 결함진단 확률을 가질 수 있도록 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.55-66
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• 2015

우리나라 남서해안의 조차는 지역에 따라 3~8m까지 발생하며 이 지역의 풍력기초들은 조류의 다양한 흐름에 의한 세굴로 전체 구조물에 예상치 못한 진동에 의한 장기적인 불안정성이 야기될 수 있다. 본 연구에서는 흐름방향을 고려할 수 있도록 개선된 관수로식 수리저항성능 실험기를 이용하여 압밀압력과 흐름방향의 변화가 지반의 수리저항성능에 미치는 영향을 검토하였다. 실험결과 양방향 흐름에 노출된 시료의 세굴률이 일방향 흐름에서보다 크며, 한계전단응력은 감소하여 세굴에 더욱 취약해지는 것으로 나타났다. 또한 압밀압력이 증가함에 따라 세립질 토사의 한계전단응력과 같은 수리저항특성은 증가하여 세굴에 대한 저항성이 증가하나 조립토의 수리저항 성능은 크게 변화하지 않았다. 지반공학적 특성과 수리저항특성의 상관관계를 검토한 결과, 비배수전단강도는 한계전단응력과 비례관계이며 세립토 및 조립토의 흙 분류와 관계없이 하나의 상관관계로 효과적으로 한계전단응력을 예측할 수 있는 것으로 나타났으며 전단파 속도는 한계전단응력과 비례관계에 있으며 조립토와 세립토의 영역에 따라 비교적 명확히 구분되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권2호
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• pp.316-328
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• 1997

There were appreciable progresses on the study of shock wave / boundary layer interaction control in the transonic flow without nonequilibrium condensation. But in general, the actual flows associated with those of the airfoil of high speed flight body, the cascade of steam turbine and so on accompany the nonequilibrium condensation, and under a certain circumstance condensation shock wave occurs. Condensation shock wave / boundary layer interaction control is quite different from that of case without condensation, because the droplets generated by the result of nonequilibrium condensation may clog the holes of the porous wall for passive control and the flow interaction mechanism between the droplets and the porous system is concerned in the flow with nonequilibrium condensation. In these connections, it is necessary to study the condensation shock wave / boundary layer interaction control by passive cavity in the flow accompanying nonequilibrium condensation with condensation shock wave. In the present study, experiments were made on a roof mounted half circular arc in an indraft type supersonic wind tunnel to evaluate the effects of the porosity, the porous wall area and the depth of cavity on the pressure distribution around condensation shock wave. It was found that the porosity of 12% which was larger than the case of without nonequilibrium condensation produced the largest reduction of pressure fluctuations in the vicinity of condensation shock wave. The results also showed that wider porous area, deeper cavity for the same porosity of 12% are more favourable "passive" effect than the cases of its opposite. opposite.

• Ocean Systems Engineering
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• 제5권1호
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• pp.1-19
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• 2015

The water jetting system for a jack-up spudcan requires the suitable design considering the platform/spudcan particulars, environments, and soil conditions, either the surficial clay or surficial sand. The usage of water jetting depends critically on soil conditions. The water jetting is usually used for the smooth and fast extraction of the spudcan in the surficial clay condition. It is also required for inserting spudcan up to the required depth in the surficial sand condition, which is investigated in this paper. Especially, it should be very careful to use the water jetting during an installation of spudcan in the surficial sand condition, because there is a risk of overturning accident related to the punch-through. Therefore, in this study, the effect of water jetting flow rate and time on the change of soil properties and penetration resistance is analyzed to better understand their interactions and correlations when inserting the spudcan with water jetting in surficial sand condition. For the investigation, a wind turbine installation jack-up rig (WTIJ) is selected as the target platform and the multi layered soil (surficial sand overlaying clays) is considered as the soil condition. The environmental loading and soil-structure interaction (SSI) analysis are performed by using CHARM3D and ANSYS. This kind of investigation and simulation is needed to decide the proper water jetting flow rate and time of spudcan for the given design condition.

• 한국해양공학회지
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• 제32권5호
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• pp.297-309
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• 2018

After an accident involving mooring link failures in an offloading buoy, verification of the fatigue safety in terms of the out-of-plane bending (OPB) and in-plane bending (IPB) moments has become a key engineering item in the design of various floating offshore units. The mooring links for an 8 MW floating offshore wind turbine were selected for this study. To identify the OPB stiffness (OPB moment versus interlink angle), a numerical simulation model, called the 3-link model, is usually composed of three successive chain links closest to the fairlead or chain hawse. This paper introduces two numerical simulation techniques for the 3-link analyses. The conventional and advanced approaches are both based on the prescribed rotation approach (PRA) and direct tension approach (DTA). Comparisons of the nominal stress distributions, OPB stiffnesses, hotspot stress curves, and stress concentration curves are presented. The multiple link analyses used to identify the tension angle versus interlink angle require the OPB stiffness data from the 3-link analyses. A convergence study was conducted to determine the minimum number of links for a multi-link analysis. It was proven that 10 links were sufficient for the multi-link analysis. The tension angle versus interlink angle relations are presented based on multi-link analyses with 10 links. It was found that the subsequent results varied significantly according to the 3-link analysis techniques.