• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.125-130
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• 2004

This study proposes a development for the l-kW class small wind turbine system, which is applicable to relatively low wind speed region like Korea and has the variable pitch control mechanism. In the aerodynamic design of the wind turbine blade, parametric studies were carried out to determine an optimum aerodynamic configuration which is not only more efficient at low wind speed but whose diameter is not much larger than similar class other blades. A light composite structure, which can endure effectively various loads, was newly designed. In order to evaluate the structural design of the composite blade, the structural analysis was performed by the finite element method. Moreover both structural safety and aerodynamic performance were verified through the prototype test.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권3호
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• pp.307-314
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• 2015

In this paper, the embedding type novel liquid metal strain gauge was developed for measuring the deformation of wind turbine blades. In general, the conventional methods for the SHM have many disadvantages such as frequency distortion in FBG sensors, the low gauge factor and mechanical failures in strain gauges and extremely sophisticated filtering in AE sensors. However, the liquid metal filled in a pre-confined micro channel shows dramatic characteristics such as high sensitivity, flexibility and robustnes! s to environment. To adopt such a high feasibility of the liquid metal in flexible sensor applications, the EGaIn was introduced to make flexible liquid metal strain gauges for the SHM. A micro channeled flexible film fabricated by the several MEMS processes and the PDMS replication was filled with EGaIn and wire-connected. Lots of experiments were conducted to investigate the performance of the developed strain gauges and verify the feasibility to the actual wind turbine blades health monitoring.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.901-906
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• 2010

복잡한 지형에 위치한 풍력발전소의 유동장을 분석하기 위해 3차원 유동해석이 수행되었다. 본 논문의 목적은 복잡한 지형과 풍력발전기의 배치가 풍력발전소의 성능에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 자세한 블레이드 형상을 고려한 총 49대의 풍력발전기가 계산 도메인에 포함되었다. 풍력발전기의 회전운동을 고려하기 위해 고정회전자 기법이 사용되었고, 블레이드에 작용하는 토크를 계산함으로써 풍력발전기의 성능을 평가하였다. 수치해석 결과를 통하여 풍력발전소 전체의 자세한 유동장과 지형적 영향으로 풍속이 감소되는 국부적인 영역을 예측하였고, 상류의 발전기에서 발생하는 후류가 하류에 위치한 발전기의 성능에 미치는 영향도 분석되었다. 본 연구의 해석기법은 추후 건설되는 풍력발전소의 부지와 풍력발전기의 최적 위치를 선정하는 데 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.485-492
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• 2021

50kW 또는 그 이하의 정격용량을 갖는 풍력터빈은 일반적으로 소형풍력으로 간주한다. 소형풍력터빈은 독립형 전력시스템과 가전제품, 독립적인 적용 및 에너지저장장치, 태양광, 소수력, 디젤엔진과 같은 다른 에너지 기술을 조합하여 동시에 사용할 수 있는 매력적인 대체품이다. 연구목적은 터빈블레이드 제작법과 구조가 가능한 상업용 개발과정과 유사성을 갖도록 50kW급 풍력터빈 블레이드를 개발하기 위한 것이다. 목함에 기반하여 제작된 몰드기법은 탄소섬유와 열경화성 수지인 유리섬유를 사용한 경량설계, 다중부목, 오목성을 유지하기 위하여 채택한다. 수 작업형 시제품 제조법은 공기역학적인 평판형의 반복적인 설계를 통해서 단주기를 갖는 고밀도 형상 몰드를 사용하여 개발한 것이다. 5개의 블레이드 생산공정을 통하여 제작하고, 블레이드의 주요 구성요소는 IEC-61400-23 규정에 따라 설계의 적절성을 검증하기 위하여 시험하며. 또한, 개발된 블레이드를 갖는 풍력시스템은 성능특성을 검증하기 위하여 IEC 61400-12 규정에 따라 시험한다. 블레이드와 터빈시스템의 시험결과는 상업운전에서 요구되는 유효한 설계조건을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2307-2309
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• 2004

This paper presents a modeling and simulation of a fuzzy controller for maximum power extraction of a grid-connected wind energy conversion system with a link of a rectifier and an inverter. It discusses the maximum power control algorithm for a wind turbine and proposes, in a graphical form, the relationships of wind turbine output, rotor speed, power coefficient, tip-speed ratio with wind speed when the wind turbine is operated under the maximum power control. The control objective is to always extract maximum power from wind and transfer the power to the utility by controlling both the pitch angle of the wind turbine blades and the inverter firing angle. Pitch control method is mechanically complicated, but the control performance is better than that of the stall regulation method. The simulation results performed on MATLAB will show the variation of generator's rotor angle and rotor speed, pitch angle, and generator output.

• Wind and Structures
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• 제21권6호
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• pp.677-691
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• 2015

In this study, the geometrical setup of a turbine blade is tracked. A research-scale rotating turbine blade system is setup with a single 3-axes accelerometer mounted on one of the blades. The turbine system is rotated by a controlled motor. The tilt and rolling angles of the rotating blade under operating conditions are determined from the response measurement of the single accelerometer. Data acquisition is achieved using a prototype wireless sensing system. First, the Rodrigues' rotation formula and an optimization algorithm are used to track the blade rolling angle and pitching angles of the turbine blade system. In addition, the blade flapwise natural frequency is identified by removing the rotation-related response induced by gravity and centrifuge force. To verify the result of calculations, a covariance-driven stochastic subspace identification method (SSI-COV) is applied to the vibration measurements of the blades to determine the system natural frequencies. It is thus proven that by using a single sensor and through a series of coordinate transformations and the Rodrigues' rotation formula, the geometrical setup of the blade can be tracked and the blade flapwise vibration frequency can be determined successfully.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.455-463
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• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.

• 신재생에너지
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• 제4권3호
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• pp.45-50
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• 2008

GFRP based composite rotor blades were developed for 750 kW & 2 MW wind turbines. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar and shear web structure. For verifying the structural safety under all relevant extreme loads specified in the GL guidelines, the structural analysis of the rotor blades was performed using commercial FEM codes. The static load carrying capacity, blade tip deflections and natural frequencies were evaluated to satisfy the strength and stability requirements. Full-scale proof tests of rotor blades were carried out with optical fiber sensors for real-time condition monitoring. Finally, the prototype of each rotor blade passed all proof tests for GL certification.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.162-174
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• 1992

본 연구에서는 경제성이 있는 GFRP를 사용하여 국내지형과 기상조건에 적합한 소형 풍차날개를 제작하기 위한 효율적인 설계기법을 제시한다. Fig.1에 나타낸 바 와 같이 먼저 재료역학에 바탕을 두고 풍차날개의 기본구조를 결정하고 최종형상은 유 한요소해석을 통해 결정한다.

• 신재생에너지
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• 제1권1호
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• pp.54-63
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• 2005

A critical issue in the field of the rotor aerodynamics is the treatment of the wake. The wake is of primary importance in determining overall aerodynamic behavior, especially, a wind turbine blade includes the unsteady airloads problem. In this study, the wake generated by blades are depicted by a free wake model to analyse unsteady loading on blade and a new free wake model named Finite Vortex Element(FVE hereafter) is devised in order to include a wake-tower interaction. In this new free wake model, blade-wake-tower interaction is described by cutting a vortex filament when the filament collides with a tower. This FVE model is compared with a conventional free wake model and verified by a comparison with NRELand SNU wind tunnel model. A comparison with NREL and SNU data shows validity and effectiveness of devised FVE free wake model and an efficient.