To reduce pollution, decrease the production of carbon dioxide, and to maintain a secure supply of energy, interest continues to grow in the area of renewable energy especially since there is a finite supply of cheap oil. Wind energy is one of the most viable options to consider and supply part of the energy needed to reduce dependence on foreign oil. However, it is difficult to predict the wind speed in an environment with many obstacles such as buildings and trees and getting accurate dimensions of those obstacles is difficult particularly on sloped mountainous terrain. In this study a drone was used to create a 3-D map of the campus of the Catholic University of Pusan. The dimensions and elevations for the 3-D map were used to make a model of the school campus in the CFD program Envi-met. Simulations were run for five different wind directions and 4 different elevations to find the location that would give the highest electrical output for a wind turbine. When considering all of these variables it was found that the optimal location was above the Student Union which had a 40% higher wind speed and could produce 274% more electrical power than the original wind speed.

이 연구에서는 풍력-태양광 하이브리드 가로등 구조물에 대한 동적 응답을 계측하여, 서로 다른 터빈을 적용하였을 때의 진동 특성 및 공진현상을 비교하였다. 2엽 및 3엽 풍력터빈을 적용하였으며, 하이브리드 가로등이 가지고 있는 진동 특성은 가동 중인 조건에서의 동특성과 가진력을 비교하여 분석하였다. 최근 제안된 방법을 통해 가속도 계측자료를 이용하여 변위 응답을 추정하였고, 2엽 풍력터빈을 적용한 경우 동적 변위 응답의 진폭은 공진 하의 조건에서 4~6cm 범위에 있고, 3엽 풍력터빈을 적용한 경우에는 공진이 발생하지 않아 변위는 2mm 이내로 제한됨을 알 수 있었다.

해상풍력 지지구조물은 설치과정에서 수직도 오차가 발생하여 풍력발전기 전체 구조의 안전성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 콘크리트 중력식 해상풍력 연결부에서 PS 앵커와 앵커체결구 그라우트를 사용하여 수직도를 조정할 수 있는 방안에 대한 연구를 수행 하였다. 연결부는 5MW급 해상풍력 지지구조물에서 발생한 수직도 오차를 최대 0.5°까지 보정하는 것을 목표로 하였다. 우선, 수직도 조정이 가능한 해상풍력 연결부에 대해 주요 부재별 설계안과 설계절차를 제안하고, 제주도 해상지역을 대상으로 설계 제원을 산출하였다. 그 후, 설계 제원에 대해 비선형 3차원 유한요소해석을 수행하여 설계안의 적정성을 검토하였다. 검토 결과, 하중 전달 메커니즘과 연결부 발생 응력 확인을 통해 제안 설계안은 0.5°의 수직도 오차를 보정하여도 안전하다고 판단하였다.

In this study, Integrity evaluation of offshore wind turbine substructure was carried out. The strain values obtained by strain gauges circularly installed on upper part of the substructure was converted into vertical and moment load. Considering directions of the moment load through FEM, the most conservative P-M interaction diagram of the model was graphed. Obtained load values were evaluated by utilizing P-M interaction diagram.

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.

Recently, wind turbine industry have received more attention than before. Many countries including South Korea focus on the offshore wind turbine because of its geographical advantage. However, domestic technique level is much lower than that of advanced countries such as Europe. In this study, analysis on development trend of offshore wind turbine and design standard in Europe is carried out to develop the original design standard.

본 연구는 해상풍력발전기에 추가적인 통신전용선로를 확보하지 않고도 자체 전력선을 이용하여 나셀의 상태를 감시할 수 있는 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. MW 급 해상풍력발전기의 내부 전력선을 훼손하지 않고도 통신선로를 확보하기 위하여 유도성 결합기 기반 비접촉식 무배선 통신시스템을 제안하고 성능시험 결과를 보고한다. 페라이트 복합물질을 이용하여 최대 500 A의 고 전류에도 동작할 수 있는 전력선 통신용 유도성 결합기를 개발하였으며 제주도 풍력단지에서 실증시험을 진행하였다. iperf를 이용한 통신성능시험에서 풍력발 전기 나셀부와 하단 기저부의 전력변환기간 100 m 길이의 전력선으로 최소 15 Mbps 이상의 통신 속도를 안정적으로 확보할 수 있음을 보였 다. 이를 바탕으로 1 주일간의 연속적인 통신상태 시험을 수행하였으며 평균 20 Mbps의 데이터 전송률을 확인하였다. 시험기간 동안 단한번 의 통신 불량도 발생하지 않았다. 다음으로 나셀 내부 온도 분포와 변화를 측정하기 위하여 적외선 카메라를 설치하였다. 카메라에서 획득한 실시간 열화상 이미지가 오류 없이 성공적으로 전송됨을 확인하였다.

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.

In this present study to investigate the seismic response of an offshore wind turbine, incorporating with bottom fixed Jacket support structure using semi-coupled analysis method. Fully coupled, aero-servo-hydro-elastic simulations and uncoupled seismic simulation have been done to carry out this investigation. The fully coupled simulation is accomplished and executed by FAST 8 (NREL, USA) to determine the global loads, which consists of six components of forces and moments at x-y-z directions of the tower base. In the uncoupled case, transient analysis has been done using the tower base loads as well as seismic loads by ANSYS. This paper presents a precise dynamic analysis, which can evaluate the dynamic response of three crucial points (tower top, tower base and mud line of substructure) under seismic load to make better decision in the case of structural design of wind turbine.

Authors investigated the fatigue bond performance on the grouted joint connection of wind tower. High strength cementeous grout has 140MPa of a compressive strength was incerted in the gap of small scaled steel tube simulated the wind tower joint. The stress level was 65 and 74% of static strength that is 35MPa, respectevely. From the test, each specimens endured the repeated loads up to 2,000,000 cycles.

Based on the study of rapid construction method for concrete tower for offshore wind farms, it was found that the precast concrete segment was effective to achieve short term construction on bad weather condition. Also 20m length of segment was selected for tower installation to use same crane carrying nacelle.

In this research, we used half model instead of full model in order to consider convergence and analysis running time. We carried out nonlinear analysis on the joints between steel tower to concrete supporting structure of the 5MW offshore wind turbine applying only half of the load on the joint.

Probabilistic risk of an offshore wind turbine tower-monopile foundation structure is investigated using in this paper. It can consider both soil-structure-fluid coupled effect in the system and a large amount of variability in both ocean environmental load and soil resistance.

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.

고강도 그라우트재가 적용된 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 연결부의 설계를 위하여, 국외 해상풍력발전 타워 설계기준에서 제공하고 있는 그라우트 연결부 설계기준을 검토하였다. 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 기초의 연결은 sleeve의 내측과 파일의 외측에 링 모양의 전단키를 설치하고, 그 사이를 모르터로 채워 연결하는 방식으로 적용된다. 현재 DNV-OS-J101 및 NORSOK 등의 설계기준에서는 모노파일의 연결부 형식과 자켓-파일 연결을 모르터를 이용한 연결방법으로 설계기준이 정립되어 있으나, 설계기준별로 추천하고 있는 그라우트재의 강도는 상이하다. 본 연구에서는 콘크리트의 압축강도(fck), 전단키의 높이(h), 전단키의 간격(s) 및 그라우트 간격(tg)에 따른 연결부의 강도를 분석하기 위하여, 재료비선형 유한요소해석을 이용하여 구조적 거동분석을 수행하였다. 전단키의 간격에 따른 모르터와 전단키의 파괴양상을 확인하였으며, 이를 설계기준에서 제시하고 있는 강도와 비교하였다. 해석 결과를 이용하여 설계기준에서 제시하고 있는 전단키의 간격별 파괴모드와 유한요소해석결과의 파괴모드를 비교분석하여, 고강도 그라우트재의 적용성을 평가하였다.

신재생 에너지에 대한 세계적인 관심이 증대됨에 따라 풍력발전시장의 성장 및 대형화 또한 지속적으로 이루어지고 있으며 이에 대한 구조적 특성 분석 및 해석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 풍력발전타워의 형식 가운데 가장 많이 이용되고 있는 원형 강관타워는 여타 토목구조물에 비해 상대적으로 간단한 모델로 구성되지만 구조물의 특성 상 불규칙적인 동적하중이 지속적으로 작용하며 이에 대해 적절한 동적 거동 분석이 필요하다. 구조물의 해석에 있어 정밀한 해석모델을 이용한 해석은 간단한 모델의 그것에 비해 정밀한 결과를 보일 수 있지만 상대적으로 많은 노력과 시간을 요구한다. 효율적인 구조해석을 위해 해석에 사용되는 모델은 가능한 한 간단해야 하지만 구조물의 특성을 반영하지 못 할 정도로 지나치게 간소화해서는 안 된다. 원형 강관 풍력발전타워에 대한 구조해석은 쉘 요소 및 보 요소를 통해 많은 연구가 진행되고 있으며 보 요소 모델에 대한 해석의 편의성을 이용한 해석 시 Tapered 쉘 요소를 주로 Stepped-Beam으로 묘사하여 해석에 이용한다. 본 연구에서는 원형 강관 풍력발전타워의 모델링 방법에 따른 동적 거동을 분석하고 간소화 모델에 대한 구조물의 특성 반영정도를 검토하였다.

In this study, bond performance of grouted joint with high performance cement grout was verified. The grout which the compressive strength of grout was over 120MPa. was applied for wind turbine tower connections. From the results, the connection joint using high performance grout has sufficient bond strength.