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.

To predict annual energy production (AEP) accurately in the wind farm where located in Seongsan, Jeju Island, Equivalent wind speed (EQ) which can consider vertical wind shear well than Hub height wind speed (HB) is calculated. AEP is produced by CFD model WindSim from National wind resource map. EQ shows a tendency to be underestimated about 2.7% (0.21 m/s) than HB. The difference becomes to be large at nighttime when wind shear is large. EQ can be also affected by atmospheric stability so that is classified by wind shear exponent (). AEP is increased by 11% when atmosphere becomes to be stabilized ( > 0.2) than it is convective ( < 0.1). However, it is found that extreme wind shear ( > 0.3) is hazardous for power generation. This results represent that AEP calculated by EQ can provide improved accuracy to short-term wind power forecast and wind resource assessment.

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.

풍력에너지는 20여년 전부터 새로운 대체 연료로서 주목받기 시작하여 현재는 글로벌 비즈니스 모델로 성장하고 있다. 전 세계적 으로 풍력발전이 차지하는 비율은 전체 발전량의 30%를 차지하며, 이 비율은 지난 10여 년 간 꾸준히 증가해 왔다. 근래에 들어 일반 발전방 식들의 탄소 배출량 증가 및 온실효과로 인한 환경문제 등으로 인해 풍력발전에 대한 국제적 수요는 점차 커져가고 있다. 본 연구에서는 이러 한 풍력 발전용 부품에 대한 효율적인 운송경로를 제안하기 위해 풍력 발전용 부품의 운송 특성에 따라 그 경로를 접근성 우선 경로, 경제성 우선 경로, 편의성 우선 경로 등으로 분류하였다. 본 연구를 통해 풍력발전부품 제조업체들은 제품의 운송기간의 문제 뿐 아니라 운송경로의 효율성과 경제성까지 판단할 수 있게 되었다. 즉 지금까지 선박회사나 포워더를 통해 이루어지던 운송경로의 결정을 제조업체도 해당 운송경 로의 효율성과 경제성을 분석하고 비교할 수 있게 되었다.

Presently, the wind power tower grows actively in all countries of the world as the part of renewable energy securing. Recently, as to the wind power tower, the advance to and diversification of the wind power tower form and material are made. but the maintenance manual about the wind power tower in which this foundation is based is insufficient. therefore, the object is that in being safe and maintaining efficiently the wind power tower, by developing the maintenance manual about the fundamental vulnerable element the life span improvement of the wind power tower is planned and it contributes to the maintenance management technology development.

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.

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 order to decide the location of appropriate onshore wind farm with higher potential wind energy, several decision processes using Geographic Information System (GIS) including Digital Elevation Map (DEM) were proposed and we also estimated the wind resources through the proposed decision process. Decision process consists with three steps. First step is excluding inappropriate location geographically using DEM data including SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) terrain data, landslide, land-use, roadway, and forest road data. And the second step of decision process is consideration of the difficulty caused by the natural environmental problem. This step is carried out using ECVAM (Environmental Conservation Value Assessment Map) data. And final step is determination of the most suitable location through the Moving Suitability Identification Method (MSIM) based on the moving potentially estimated wind resources area. Proposed decision process was applied over the Korean Peninsula. Wind resource potential estimated by the first and the second step is cases shows 35.09 GW and 7.17 GW, respectively, and the total evaluated energy from the all proposed step were 0.43 GW and 1.87 GW for the 3 ㎞and 1.5 ㎞geographical grid size, respectively.

To clarify the characteristics of TKE (Turbulence Kinetic Energy) variation for offshore wind power development, several numerical experiments using WRF were carried out in three different coastal area of the Korean Peninsula. Buoyancy, mechanical and shear production term of the TKE budget are fundamental elements in the production or dissipation of turbulence. Turbulent kinetic energy of the south coast region was higher than in other sea areas due to the higher sea surface temperature and strong wind speed. In south coast region, strong wind passing through the Korea Strait is caused by channelling effect of the terrain of the Geoje Island. Although wind speed is weak in east coast, because of large difference in wind speed between the upper and lower layer, the development of mechanical turbulence tend to be predominant. Since lower sea surface temperature and smaller wind shear were detected in west coastal region, the possibility of turbulence production not so great in comparison with other regions. The understanding of the characteristics of turbulence in three different coastal region can be reduced the uncertainty of offshore wind construction.

We investigate the amount of potential electricity energy generated by wind power in Busan metropolitan area, using the mesoscale meteorological model WRF (Weather Research & Forecasting), combined with small wind power generators. The WRF modeling has successfully simulated meteorological characteristics over the urban areas, and showed statistical significant to predict the amount of wind energy generation. The highest amount of wind power energy has been predicted at the coastal area, followed by at riverbank and upland, depending on predicted spatial distributions of wind speed. The electricity energy prediction method in this study is expected to be used for plans of wind farm constructions or the power supplies.

정부는 2010년 신재생에너지발전전략을 수립·시행함에 따라 2011년 11월 “서남해안 2.5GW 해상풍력개발 종합추진계획”을 발표하 였다. 이와 같이 친환경에너지 정책에 따라 해상에 설치되는 풍력발전단지는 계속 증가할 것이다. 해양풍력발전단지의 개발은 풍력뿐만 아니 라 해상교통환경도 고려해야 한다. 특히 풍력발전단지의 항로표지는 인근지역을 항해하는 선박과 구조물의 충돌을 방지하는 중요한 역할을 한다. 국제항로표지협회에서는 풍력단지의 식별을 위해 해양풍력단지의 가장자리 구조물(SPS)과 외각 선의 중간 구조물(IPS)에 등광을 설치 하도록 규정하고 있다. 그러나 이들 등광을 식별함에 있어 중요한 역할을 하는 등질에 관해서는 언급하지 않고 있고 적합한 등질 선택에 관한 연구도 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 해양풍력발전단지를 표지하는 SPS와 IPS의 등광설치에 관한 국내외 규정을 검토하고 다른 항로표지 등광과 혼동되지 않으면서 식별이 용이한 등질의 패턴과 리듬을 제안한다. 제안된 등질은 시뮬레이션 검증을 수행하였으며, 그 결과 SPS의 등질 “Fl Y(4) 12s”와 IPS의 등질 “Fl Y 6s”의 조합 동기점멸이 유용한 것으로 분석되었다.

In this paper, we evaluate the applicability of p-y curve on the lateral behavior of monopile foundations as compared with FEM 3D models and present safety factors in case p-y curve method is used to investigate the lateral behavior of monopile foundations for 5MW offshore wind turbines in Korea.

Wind Turbine Tower takes about 26.3% of overall wind turbine cost. So tower shell design is very important part. When designing tower eigenfrequency, strength analysis, fatigue strength analysis, buckling analysis and flange connection analysis have to considered. This paper contains procedure of tower analysis and compare ABAQUS result with design specification

For the optimized design of the wind turbine tower, demonstrate the superiority of ability to resist the lateral load on the ICH-CFT, i.e. ability to resist the moment, compared to Steel Tubular Type that is mainly used in the existing, by using P-M Diagram

This study estimated extreme wind speed by means of national wind map, provided by Korea Institute of Energy Research, to sustain the wind towers’ structural stability that is required for the production of mass wind power. The number of research object regions is three in the East, West and South seas. Meteorological resource data were calculated by dividing the data into the various reference periods. In addition, Gumbel distribution method and Extreme Wind Speed Model (EWM) indicated in IEC 61400-3 were adopted to measure the extreme wind speed. In conclusion, it is discovered that the more suitable Gumbel distribution method is to secure the stability of wind towers.

본 연구에서는 풍력발전기 타워의 효과적인 상태 모니터링을 위하여 타워의 고유진동수 및 모드형상을 이용한 손상추정기법을 제안하였다. 풍력발전기에 대한 동력학 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 타워의 거동을 시뮬레이션하고 결과를 이용하여 타워의 모드특성을 추정하였다. 다양한 손상에 의한 타워의 고유진동수와 모드형상의 변화를 모드특성 추정 프로그램을 이용하여 해석적으로 구하여 훈련패턴을 생성하고 이를 이용하여 신경망을 훈련시켰다. 복수 손상 경우를 포함한 10가지 손상경우에 대한 모드특성을 훈련된 신경망에 입력하여 손상을 추정하였으며, 모든 손상 경우에 대하여 비교적 정확하게 손상위치와 손상정도를 판정할 수 있었다. 단, 미소 손상의 경우 손상정도가 약간 과소평가되는 경향을 보였으나 손상위치는 합리적으로 추정됨을 알 수 있었다. 향후, 미소 손상 추정결과의 정확성을 개선하고, 실험을 통하여 제안된 기법을 검증할 계획이다.

본 연구는 국내 풍력발전시설에서 발생하는 음의 주파수성분 분석을 통해 저주파음의 발생정도, 특성 등을 파악하고 선진국에서 검토된 사례조사를 통해 아직 초기단계인 국내 저주파음의 연구자료로 활용하는데 목적이 있다. 풍력발전시설 운영시 주파수대역별 특성분석결과, 저주파대역의 경우 이론식에 따른 거리감쇠이론과 실측치와 비교시 역이승법칙에 따른 거리감쇠치(6dB)에 비해 적게 감쇠되는 것으로 분석되었으며, 중주파 및 고주파대역에서는 거리이격에 따라 거의 감쇠되지 않고 비슷하거나 증가하는 것으로 분석되었는데 풍력발전시설에서 발생되는 음은 대부분 날개회전시 발생하는 공력소음이 대부분으로 풍력발전시설에서 발생하는 음과 주변 소음(바람, 도로교통소음 등) 등의 복합적인 영향으로 유사하게 분석되었다. 본 연구를 통해 풍력발전시설 운영시 발생되는 저주파음의 문제성을 알 수 있었으며 앞으로 국내에서도 풍력발전시설에서 발생되는 저주파음의 주변 환경영향에 대한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 최대 발전량이 500kW인 서해 도서의 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템에 대한 경제성 분석을 수행하였다. 이를 위해 해당 도서에 대한 연간 전력 부하 변동치와 바람 데이터를 수집하고 분석하였으며, 풍력을 포함하여 신재생 에너지에 대한 하이브리드 최적화 모델로 미국의 NREL에서 개발한 Homer 프로그램을 이용하였다. 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템의 경제성을 판단하기 위해 풍속과 경유 가격을 변수로 하는 민감도 해석도 수행하였다. 그 결과, 현재의 조건에서는 경제성이 낮았으나, 풍속이 초속 3미터가 넘거나 경유 가격이 리터당 2.4달러를 초과할 경우 대상지역에도 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템이 경제성을 갖는 것으로 평가되었다.