In alignment with South Korea's “3020 Renewable Energy Expansion Plan,” this study focuses on the developing large-scale floating wind turbines. It addresses the challenges of increased size and cost in floating structures for wind turbines over 10MW. This paper details the preliminary design of a novel floating substructure utilizing composite materials(ie, EVA). Structural analysis was performed using ABAQUS, accounting for both typical and extreme wind conditions. Results from the analysis validate that the substructure design is adequately feasible for implementation.

로터 블레이드는 조류발전 터빈의 매우 중요한 구성 요소로서, 해수의 높은 밀도로 인해 큰 추력(Trust force)와 하중(Load)의 영 향을 받는다. 따라서 블레이드의 형상 및 구조 설계를 통한 성능과 복합소재를 적용한 블레이드의 구조적 안전성을 반드시 확보해야 한 다. 본 연구에서는 블레이드 설계 기법인 BEM(Blade Element Momentum) 이론을 이용해 1MW급 대형 터빈 블레이드를 설계하였으며, 터빈 블레이드의 재료는 강화섬유 중의 하나인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)를 기본으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 샌드위치 구조에 적용해 블레이드 단면을 적층(Lay-up)하였다. 또한 유동의 변화에 따른 구조적 안전성을 평가하기 위해 유체-구조 연성해석 (Fluid-Structure Interactive Analysis, FSI) 기법을 이용한 선형적 탄성범위 안의 정적 하중해석을 수행하였으며, 블레이드의 팁 변형량, 변형 률, 파손지수를 분석해 구조적 안전성을 평가하였다. 결과적으로, CFRP가 적용된 Model-B의 경우 팁 변형량과 블레이드의 중량을 감소시 켰으며, 파손지수 IRF(Inverse Reserce Factor)가 Model-A의 3.0*Vr를 제외한 모든 하중 영역에서 1.0 이하를 지시해 안전성을 확보할 수 있었 다. 향후 블레이드의 재료변경과 적층 패턴의 재설계뿐 아니라 다양한 파손이론을 적용해 구조건전성을 평가할 예정이다.

In korea, 500MW standard coal fired power plants were designed and operated for the initial base load, so facility stability was prioritized from facility problem to treatment, but now we needed to research for minimizing greehouse gas emissions at the operation of coal fired power plants. research on various facilities and technologies was actively conducted to reduce environment pollutants was drastically reduced, but research and attempts on coping measures in the event of a reduction facility problem were in sufficient. this study considered investigated ways to minimized pollutants by quickly responding to logic development and application of the load runback concept in case of serious problems with environmental pollutant reduction facilities such as NOx reduction selective catalytic reduction facilities, SOx reduction wet flue gas desulpherisation facilities, and TSP(Total Suspended Particles) collection low temperature electric precipitator.

A Emergency Diesel Generator(EDG) in Nuclear Power Plant supplies electrical power to reactor cooling system when on/off site power is lost. So that protect the reactor from melting down. A Emergency Diesel Generator is required to reach ±2% of rated frequency(rotational speed) within 10 sec. To achieve prompt start, it is needed to find out affective factors and effect of that during starting period. This paper describes case of fail to achieve starting requirement and improvement of starting performance.

신재생에너지 신규설비 보급이 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 그중 개발 확장성이 풍부하고 생산유발계수가 큰 해상풍력 시장이 급성장하고 있다. 특히 서남해 권역은 최고 수준의 해상풍력 잠재량을 보유하고 있으며, 관련 프로젝트들이 추진 중이다. 본 연구는 점토층 지반에 효과적인 해상풍력 하부구조물의 개발에 있어 EUROCODE에 의한 구조물의 설계 절차를 제시하고 구조 안전성을 고찰하여 관련 기술 분야에 이바지함을 목표로 한다. 선행연구에서는 풍력발전기 용량이 5MW급을 주요 대상으로 하였으나, 서남해 해상 풍력발전기 시장의 기술 추세에 부합하는 발전 용량 8MW급을 연구 모델로 선정하였다. 이에 본 연구에서는 서남해 지질 조건에 부합하는 하부구조물을 개발하고, 구조 안전성을 유한요소법을 활용하여 검증하였다. 초기 설계안에서 일부 구간을 보강하여 구조 안전성을 확보하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여, 향후 다양한 형태의 하부구조물에 대한 구조 안전성 평가가 가능하며, 전문화된 구조 설계 및 평가 기준을 확립하였다.

The phase properties of ground acceleration records from Mw 5.5~6.5 earthquakes are analyzed. The interrelationships between phase properties and significant durations, as well as PGA, are clarified through both of theoretical and empirical approaches. The probabilistic characteristics of phase information is also discussed based on previous studies and it is shown that circular normal distribution is the most appropriate probability distribution for the phase angle and phase difference. Whereas those variates can be modeled by Gaussian random variables. From the survey results on the frequency dependency of the phase statistics, a simple model is introduced, which is possible to express the frequency dependency of phase information. It is also shown that the significant duration can be controlled by appropriately chosen standard deviation of phase difference for 4~8Hz frequency band and additional consideration of phase scattering in higher frequency band through a series of Monte Carlo simulations. The source of phase scattering effect is also pointed out and discussed.

본 연구에서는 운전 정지 상태로 회전하지 않는 수평축 해상 풍력터빈 로터에서 발생하는 풍하중을 풍속, 요 각도, 방위각, 피치 각도를 달리하면서 대기경계층 내에서 작동하는 조건으로 평가하였다. 하중 예측 결과의 검증을 위해 단순화 한 블레이드 형상에 대한 블레이드 요소이론과 단순 계산치를 이용하여 얻어낸 공력 하중을 상호 비교하였으며, 코드와 비틀림 각도가 블레이드 스팬 방향에 따라 변하는 NREL 5 MW급 대형풍력터빈 로터에 대해서는 NREL에서 개발한 FAST 해석 결과와 본 연구의 해석 결과를 비교 함으로써 해석 결과의 정확도를 검증하였다. 로터의 하중은 허브 중심을 원점으로 하는 고정된 3축 좌표계에 대해서 힘과 모멘트로 표현되는 6분력 하중으로 나타내었다. 따라서 이 결과는 풍력터빈 시스템의 동적 거동 해석과 로터에서 발생되는 전도 모멘트를 견디기 위해 필요한 지지 구조물의 기초하중 자료로 적용할 수 있다.

The non-reacting flow field and the movement of sand particles inside a 30MW circulating fluidized bed combustor is numerically simulated via the finite volume method. The primary air is supplied through 23x23 array of nozzles located on the bottom and the secondary air is supplied through 12 inlet pipes located on the side walls. The steady state velocity field shows that a very complex flow pattern is formed in the lower part of the combustor. As the gas moves upward, the velocity magnitude decreases and the gas exits the combustor after hitting the top wall. To investigate the behavior of sand particles with different diameters, a particle tracking calculation is performed by introducing sand particles continuously at the z=3 m plane. For the given air flow rate condition, sand particles smaller than 0.3 mm show a complex movement pattern near the secondary air inlet and then rise toward the outlet.

This study investigates dynamic characteristics of a 2MW wind turbine structure by long-term response monitoring with accelerometers, tiltmeter and strain gauges. The object wind turbine structure is located in Jeju Island, Korea. The natural frequency and damping ratio were evaluated by least-square frequency domain decomposition and random decrement technique using acceleration response data. As a result, it was found that natural frequencies with 1st, 2nd and 3rd modes, and blade passing frequencies with 1P, 2P and 3P were clearly showed from power spectral densities of acceleration reponses. Furthermore, 1st model frequencies were almost constant with increase in standard deviations of acceleration responses. Another notable observation was that when standard deviations of acceleration responses were small, damping ratios showed to diverge. However, when standard deviations of acceleration responses had large values, damping ratios were converged to about 0.5%.

Cylindrical steel shell sections have been applied in various engineering fields particularly in recent installations of wind turbine towers. Hence, many researchers are interested in studying cylindrical steel shell structures. However, studies on the effect of the presence or absence of openings are insufficient. Thus, the design criteria for the opening as well as the behavior of wind turbine tower are not clearly presented. Therefore, this study examines the ultimate strength and the behavior of wind tower in consideration of openings, presence of stiffeners, changes in opening width, and thickness variation of stiffeners. ABAQUS, a universal finite element analysis program, was used in to conduct this research. Finally, the results of this study can be a reference for the design and production of wind towers with openings.

최근 신재생 에너지 중 하나인 풍력발전에 대한 관심이 증가하고 있다. 풍력발전은 토지구입비, 소음문제에 자유로운 해상풍력으로 추세가 옮겨가고 있으며 이를 위한 연구개발이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 그러나 해상에 위치한 풍력발전을 위한 설계기준은 국내, 국외 모두 없는 실정이다. 이 점을 고려하여 국내, 국외의 구조설계기준인 도로교 설계기준, 항만 및 어항 설계기준, DNV OS를 참고하여 다중 파일기초 콘크리트 지지구조물(MCF)의 내진해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 또한 시간에 의한 효과를 확인하기 위하여 시간이력 해석 또한 수행되었다. 부가질량법(Added-mass method)을 사용하여 물과 구조의 상호작용을 고려하였고 물의 유무에 따라 구조물의 반응을 비교하였다.

The initial production scale of wind tower is very few. But recently, the production scale of wind tower structure has increased gradually because it maximizes the efficiency in green energy. Many researchers are studying the wind tower, but there is no study about the difference of allowable buckling stress of the wind tower with and without opening. Guideline of codes and standards are very limited when designing a wind tower with an opening. It is also rarely that a study considers the design of the wind tower to be a tubular shell with or without an opening. ABAQUS, a general purpose finite element program, which provides safety evaluation and economical standards for the design and behavior of the wind tower considering the effect of opening was used in the study. Finally, results from this study can serve as reference for structural engineers, manufacturers and further studies of wind turbine when designing a tubular shell wind tower with an opening.

본 연구는 2.5MW급 풍력발전기용 기어박스의 동특성 분석에 관한 것으로서, 유연핀(flexible pin) 채용에 따른 유성기어축의 미스얼라인먼트(misalignment) 개선여부와 충격하중에 따른 기어박스의 동응답 특성을 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 내부의 복잡한 기어시스템의 하중전달을 정확하게 그리고 효과적으로 반영하기 위해 치접촉을 등가 치강성계수를 갖는 스프링요소와 물림률을 이용하여 모델링하였다. 기어의 등가 치강성계수는 기어치에 대한 변형해석을 통해 계산하였으며, 동특성 분석을 위해 기어박스 입력단에 충격 토오크를 부과하였다. 수치실험을 통해 등가 치강성모델의 타당성을 검증하였으며, 양단 그리고 일단 고정축과의 상대 비교를 통해 유연핀 적용에 따른 유성기어축의 미스얼라인먼트 개선여부를 확인할 수 있었다.

This study analyzes buckling in the lower segment of a tubular steel shell that exhibits the characteristics of a 3MW wind tower with opening and reinforcement. Analytical method using parametric equations based on Eurocode 3 - Design of Steel Structures and numerical method of finite element are used to analyze the critical meridional buckling stress. ABAQUS, a finite element program, is used for the numerical method analysis. Four different cases of tubular steel tower is modeled: without door opening and without reinforcement; with door opening and without reinforcement; without door opening and with reinforcement; and with door opening and with reinforcement. Using the ABAQUS, a linear buckling analysis is done for all cases to recognize five of its buckling mode shapes and its corresponding eigenvalues. Mode shapes from the previous analysis are considered in performing the non-linear analysis using Static Riks. Buckling capacity and its trends in the localized area near the opening is investigated, tabulated and shown in illustrative charts. Moreover, comparison is made between the parametric and finite element analyses.

5MW급 풍력발전용 기어박스의 효율적인 구조해석과 근사모델을 생성하여 경량화를 위한 형상 최적설계를 수행하였다. 풍력발전용 기어박스의 구조는 기어 트레인, 축, 베어링, 하우징과 같이 복잡한 구성요소로 이루어져 있어 구조해석에 많은 요소 수를 요구하고 있다. 본 연구에서는 헬리컬 기어의 치강성 계수를 고려한 효과적인 기어박스의 구조해석 모델을 생성 하였다. 치강성 계수를 사용한 유성 기어열은 상대적으로 적은 요소 수와 해석시간으로도 전체 기어박스 시스템의 구조해 석과 형상 최적화를 가능케 한다. 치강성을 이용한 단순화된 해석모델과 근사모델을 적용하여 하우징 무게에 영향이 큰 부 위의 두께를 설계변수로 설정하여 케이스 최적설계안을 도출하였으며, 최적설계를 위해 사용된 근사모델의 신뢰성과 최적 기어박스 하우징 형상의 수치해석을 통해 타당성을 검증하였다.

다이아몬드 합성 조건에서 질소 첨가량은 0%에서 95%까지 변화하였을 때의 합성 거동을 조사하였다. 질소 첨가량이 증가함에 따라 합성된 상은 100 성장면으로 이루어진 다이아몬드 막에서 고유의 결정면이 사라지고 나조 크기의 결정들로 이루어진 다이아몬 막으로 변화하였다. 심지어 수소가 없어 메탄과 질소만의 경우에서도 다이아몬드 막 합성이 가능함을 보여주었다. 또한 다이아몬드 구조를 갖는 개별적 입자의 형태는 30%∼80% 질소 첨가범위에서 정팔면체의 결정모양을 가졌고, 이 범위에서 기판온도가 증가함에 따라 육방정 모양의 새로운 결정상을 관찰하였다. 다이아몬드 막의 경우 질소, 첨가량에 무관하게 질소 혼입향은 측정되지 않을 만큼 적었지만, 육방정 결정상은 Si, C 그리고 N으로 이루어진 SiCN화합물임을 확인하였다.