• 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.

• 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.

• 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.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권1호
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• pp.39-44
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• 2014

최근 전 세계적으로 고유가 상황이 지속됨에 따라 신재생에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그중 해양에너지는 그 양이 매우 많고 밀도가 높기 때문에 활용성이 높다. 특히 우리나라의 경우 삼면이 바다로 둘러싸여있기 때문에 해양에너지원이 매우 풍부하다. 본 논문은 해양에너지를 전력으로 변환하는 시스템중 하나인 방파제형 파력발전 시스템에 수평판 설치를 통한 발전 효율 향상에 관하여 서술하였다. 기존의 방파제형 파력발전 상부에 수평판을 설치함으로써 시스템의 전력변환효율을 향상시킬 수 있으나 아직까지 국내에서는 이에 대한 연구가 미흡하다. 본 논문에서는 조파수조 실험을 통하여 수평판이 방파제형 파력발전 시스템에 미치는 영향에 대해 분석하고, 본 시스템에 적합한 수평판 설치에 대해 제안한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권4호
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• pp.277-282
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• 2018

본 연구에서는 유한요소법 기반의 단면 특성치 해석 프로그램인 Ksec2d-AE의 정확성을 검증함으로써, 학부 수준의 비행체 구조해석 및 설계 시 활용가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해 다양한 요소를 적용하여 Ksec2d-AE 로부터 계산된 단면강성계수 결과에 대한 유한요소의 수렴성을 확인하였다. 또한 Ksec2d-AE로부터 구한 단면강성계수를 상용 구조해석 프로그램인 MSC NASTRAN 으로부터 구한 강성계수와 비교하고, 주요 공학적 중심치(인장 중심, 전단 중심, 주 굽힘축)의 특성에 부합하게 구조물이 거동하는지 확인함으로써 Ksec2d-AE의 단면강성계수 및 중심치 결과를 검증하였다. 본 연구를 통하여 Ksec2d-AE 프로그램의 유용성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권4호
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• pp.337-342
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• 2016

스퍼드캔(spudcan)은 잭업리그(jack-up rig)의 다리 하단에 장착되며, 해저면에 구조물을 안정적으로 지지하여 구조물의 전복사고를 방지하기 위한 장치이다. 표층이 모래 층일 때는 침투(penetration) 시에 스퍼드캔을 안정적으로 삽입하기 위해서, 그리고 점토 층일 때는 회수(extraction) 시에 원활하게 뽑아 올리기 위해서 스퍼드캔에는 물 분사장치가 장착되어 있다. 본 연구에서는 물 분사장치를 위한 배관라인용 홀의 형상을 최적화하기 위해 크게 타원형과 원형 두 가지 형상을 설정하였다. 해석을 위해 대상 Site 는 멕시코만(Gulf of Mexico)로 선정하였고 대상 플랫폼은 해상풍력발전기설치선(WTIV)을 선택하였다. 상용프로그램인 ANSYS Workbench 를 사용하여 최적설계를 진행하였다. 본 연구결과는 다양한 해양구조물의 홀 형상설계에 적용될 수 있다.

• 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.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.527-536
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• 2014

본 논문에서는 마이크로그리드 적용을 위한 50kW 풍력발전기를 설계하였으며, 발전기의 해석은 maxwell 2D 상용프로그램을 사용하였다. 특히 제안된 PMSG는 코깅토크를 줄이고자 offset과 skew를 적용하였다. 최적의 옵셋과 스큐는 2mm와 전기각 60도를 제안하였다. 부하운전시 모의결과는 평균 고조파 1.3%, 전압 322.41V, 전류 94.95A, 철손 9.73W, 와류손 73.68W, 동손 3.52kW로 나타났다. 계산된 발전기 용량은 61.56kW이며, 제안된 설계절차는 더 큰 용량의 발전기설계에 적용할 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.163-163
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• 2011

풍력타워 기둥구조물에는 유지관리 등의 이유로 출입구 역할을 하는 개구부가 존재하게 된다. 다각형 타워구조물에 개구부형상이 존재하게 되면 압축좌굴 강도에 영향이 있을 것으로 예상되지만, 이를 정량적으로 평가하거나 예측하기는 용이하지 않고 간접적으로 판단할 만한 관련 기준이나 지침도 부족한 상태이다. 이에 최병호 등(2011)에서 다룬 다각형 단면 기둥구조물의 하단에 개구부를 형상화한 수치해석 모델을 수립하고 축방향 압축하중을 재하하는 탄성좌굴 해석 및 비선형비탄성해석을 수행하였다. 본 논문에서는 기존 다각형 단면 기둥모델 중에서 6각형 단면모델에 관해 중점적으로 다루고 있다. 다각형 단면 기둥 해석모델은 단순한 다각형 단면 타워구조에 대해서 뿐 만 아니라, 각 subpanel에 종방향 보강재를 둔 모델에 대해서도 추가적으로 검토하였다. 개구부의 형상은 높이 2000mm, 폭 800mm이며 상하부에 만곡부를 둔 형태이다. 수치해석은 3차원 유한요소해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수행하였으며, 보강방안으로는 일정범위까지의 모듈 subpanel의 판두께를 보강하는 방안과 edge stiffener를 적용하는 방안에 대해서 검토하였다. 각각의 보강방식에 따른 효과를 비교해 보기 위해 개구부가 없는 모델, 단순히 개구부만 설정한 모델, 판두께를 보강한 모델, edge stiffener로 보강한 모델에 대해 비교해석을 수행하였다. 보강재 없는 단순 다각형 타워구조 모델에 대한 해석결과로부터 개구부로 인한 강도저하는 미미한 수준인 것으로 나타났다. 반면, 종방향 보강재가 적용된 6각형 단면 타워구조 모델에서는 개구부로 인한 강도저감이 22.9%로 높게 나타났으며 상당한 영향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 개구부 주변의 판두께 보강이나 edge stiffener보강 등으로 상당한 강도향상 효과가 확인되었으나, 개구부로 인해 손실된 강도 수준을 완전히 회복하는 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 향후 다양한 보강방식에 대한 보다 포괄적인 변수연구를 통해 개구부의 영향 없이 온전한 다각형 단면 타워 구조의 극한강도에 도달되기 위한 보강 조건에 대해 검토될 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.389-395
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• 2017

본 논문은 주 블레이드 각도와 보조 블레이드 각도를 변화 주어서 ANSYS 유동해석 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 최적의 조건을 찾고자 하였다. $45^{\circ}$로 주 블레이드 각도를 변경한 Shape 4는 주 블레이드 각도를 $0^{\circ}$로 한 Shape들 보다 효율은 110% ~ 250% 증가하고, 출력은 157.2% ~ 263.2% 증가했다. 그리고 주 블레이드의 Fin 크기를 2배 크게 변경한 Shape 5의 출력은 Shape 4에 비해 27.5%, Shape 1에 비해 70.8% 증가하였다. Case 구조에서 주 블레이드 형상이 Shape 1로서 동일한 경우에는 Case 1은 Case 2보다 효율은 15.4%, 출력은 13.3% 증가하였다. 그리고 $45^{\circ}$로 보조 블레이드 각도를 한 경우, 주 블레이드 형상이 핀 형태보다 벤디드 형태가 우수하였다. Case 4는 Case 1보다 47%, Case 3보다 13.6% 출력이 증가하였고, 효율은 Case 1보다 46.7%, Case 3보다 15.8% 증가하였다.