본 연구는 풍력터빈으로 입사되는 연직풍속분포를 변화시킴으로써 풍력터빈 운전성능 향상을 위한 풍속전단 경감방법에 대한 것이다. 전산유체역학 소프트웨어인 FLUENT를 사용하여 풍력터빈의 풍상부에 설치한 전단제거 구조물 주위의 정상/비정상상태의 바람장 특성을 모사하였다. 전단제거 구조물의 형상은 펜스, 건물 또는 방풍림일 수 있다. 수치모의 결과에 의하면, 풍력터빈의 회전자 높이구간에서의 풍속전단이 확연하게 경감됨을 확인할 수 있는데, 이는 전단제거 구조물의 후단에서 발생한 유동박리 및 재순환에 의해 형성된 가상적 언덕의 풍속할증 효과 때문이다.

Recently, national attention on the regulations for carbon dioxide emission has risen. Thus, diverse attempts are being actively carried out to reduce the resistance of ships and to develop a new propelling system that reduces the emission of carbon dioxide. This study presents to induce a way to utilize the generated wind power for the electrical energy source of a ship’s lighting, air conditioning and heating by installing a compact wind power facility on the experiment target; a small size high-speed vessel. The vessel targeted for application is a 30ft high-speed leisure boat made of aluminum alloy. The wind power facility installed on the hull and the batteries that will be charged by the electric energy generated by the wind power system were considered at the designing stage of the boat. A new presumption equation for air resistance of wind turbines and efficient measures for management are suggested based on a model test that verifies the basic performance of the wind-powered leisure boat.

본 연구에서는 바람의 방향이 시시각각 변하고 바람의 세기가 해양이나 고지대에 비하여 낮은 도심지역에 적합한 수직축 고효율 풍력발전시스템에 적용할 블레이드의 형상제안 및 정지기동특성에 대한 이차원해석을 하였다. 해석에 사용된 블레이드 형태는 NACA airfoil(NACA 2312)을 기본으로 하고, 변형된 모델들에 대해 조사하였다. 그 결과 일반적으로 풍속이 증가함에 따라서 토크 값은 지수함수의 형태와 유사하게 증가함을 알 수 있었다. 또한 6케이스 중 플랩이 없는 블레이드 2 타입이 가장 높은 토크값을 나타내었으며, 블레이드 1 타입의 경우는 30° 플랩을 부착한 경우가 가장 우수하였다.

최근 천연화석 연료의 부족과 원유 원가의 상승에 의해 많은 국가와 연구실에서 자연에너지 이용에 대해 연구하고 있다. 이런 추세에 풍력 및 태양광 에너지를 동시에 이용하는 복합시스템을 사용한 가로등 개발에 초점을 맞추었다. 이 연구에서 태양광 발전을 위한 태양전지는 시중에서 쉽게 구입할 수 있기 때문에 3익 타입의 HAWT를 위한 로터 블레이드 개발로 한정하였다. 이 로터 블레이드의 개발을 위해 BEM을 이용하였고, 이에 대한 성능평가를 위해 CFD기법을 이용하였다.

In this study, dynamic characteristics were analyzed by field measurement and experiment mode analysis on a vertical axis wind turbine with resonance issue, and dynamic model modification was also carried out by concrete filling inside the steel tower. Finally, the overall power generation and economic efficiency due to the extension of the range of rotor rotational speed was also analyzed.

An ICH RC (internally confined hollow reinforced concrete) tower for supporting 5.0MW wind turbine was developed and its standard sections were designed. It was found that ICH RC wind tower is satisfied with maximum 200% bigger moment which is required for pre-existing steel tower. Also, the results from the FAST showed that 5.0MW turbine can be normally operated with the ICH RC tower.

A standard design section of a FRP DSCT wind power tower supporting 3MW was suggested and designed through AutoDSCT and CoWiTA programs. The thicknesses of the FRP tubes were optimized and by using the parameters of designed tower, the performance of the new type wind tower was evaluated via FAST program.

대형화되고 있는 풍력발전 터빈에 대응하여 내부구속 중공 철근콘크리트(ICH RC; Internally Confined Hollow Reinforced Concrete) 구조를 적용한 풍력타워 제안되고 연구되고 있다. 이에 기존의 3.6MW 터빈과 5.0MW 터빈에 대응하는 ICH RC 풍력타워 단면이 설계된바 있다. 하지만, 풍력발전 터빈은 큰 질량을 갖는데 비해 타워는 세장비가 매우 크기 때문에, 풍하중 등의 횡하중이 작용할 때 발생하는 변위가 증가함에 따라, 터빈의 자중에 의한 대변위 효과에 따라 실제 횡력에 저항할 수 있는 모멘트 저항성능은 감소한다. 따라서 안전한 풍력발전 타워의 설계를 위해서는 대변위 효과를 고려하여 실제 횡력에 저항할 수 있는 타워의 모멘트 성능을 계산하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 기존 설계된 단면에 대해 터빈 자중에 의한 대변위 효과를 고려하여 모멘트-횡변위 해석을 수행하였다. 해석결과, 터빈 자중에 의한 대변위 효과로 인하여 풍력타워의 실 모멘트 저항 성능 감소분이 상당하며, 안전한 풍력타워의 설계를 위해서는 대변위 효과가 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다.

Electromagnetic interference (EMI) is defined as the interaction phenomena of electromagnetic waves scattered from a large structure or complex terrain. In this study, the propagation of linear wave is modeled with ray theory, direct simulation Monte Carlo (DSMC), and some classical theories on flat plates. The wave physics of reflection, refraction, and diffraction are simulated for the investigation of front and back scattering of the one-dimensional plane wave from a tower with ray theory and DSMC, respectively. The effect of rotating disk idealized from the real wind-turbine blades is modeled with a simplified version of the classical electromagnetic theory as well as DSMC based on the ray theory.