PURPOSES : Safety Evaluation of Wind Loads of Renewable Energy and Photovoltaic Power Structures. METHODS : Structural safety evaluation was conducted on the wind load of 3kW Photovoltaic Power Structures using ABAQUS. Wind speed was reviewed for 36m/s and 60m/s. Effective Mass and Mass Contribution of Photovoltaic Power Structures was utilized up to 90%. 7 steps were set and applied to structural analysis. RESULTS : As a result of the structural analysis, it was confirmed that the long-term blowing load was affected rather than the size of the wind load. Weak areas were identified at the point of the horizontal beam rather than the modules of the Photovoltaic Power Structures. In particular, it was confirmed that stress exceeding the allowable stress was generated at the junction. In order to secure the safety of Photovoltaic Power Structures, it is judged that reinforcement of the branch is necessary. CONCLUSIONS : The safety of Photovoltaic Power Structures structures for wind load is influenced by persistence rather than the size of the wind load. Therefore, in order to prevent this, it is judged that reinforcement of the branch is necessary.

The external weather conditions including temperature and wind speed in the Saemangeum reclaimed land is different from that of the inland, affecting the internal environment of the greenhouse. Therefore, it is important to select an appropriate covering material considering the insulation effect according to the type and characteristics of the covering material considering the weather condition in the Saemangeum reclaimed land. A hexahedral insulation chamber was designed to evaluate the insulation efficiency of each glass-clad material in the outside weather condition in reclaimed land. In order to evaluate the insulation effect of each covering material, a radiator was installed and real-time power consumption was monitored. 16-mm PC (polycarbonate), 16-mm PMMA (polymethyl methacrylate), 4-mm greenhouse glass, and 16-mm double-layered glass were used as the covering materials of the chamber. In order to understand the effect of the external wind directions, the windward and downwind insulation properties were evaluated. As a result of comparing the thermal insulation effect of each greenhouse cover material to single-layer glass, the thermal insulation effect of double-layer glass was 16.9% higher, while PMMA and PC were 62.5% and 131.2% higher respectively. On average the wind speed on the windward side was 53.1% higher than that on the lee-wind side, and the temperature difference between the inside and outside of the chamber at the wind ward side was found to be 52.0% larger than that on the lee ward side. During the experiment period, the overall heating operation time for PC was 39.2% lower compared to other insulation materials. Showing highest energy efficiency, and compared to PC, single-layer glass power consumption was 37.4% higher.

This paper developed a wind triboelectric nanogenerator(TENG) using cubic PTFE model. When the wind is injected, the cube PTFE is scattered inside the cylinder TENG structure and energy is harvested. The TENG structure was designed as a cylinder that allows independent dielectric to rotate well inside. In addition, an inlet and an outlet were made to allow good wind flow. Unlike wind harvesters, where one end is mostly fixed and energy is harvested, the dielectric's motion is freed using independent mode. The electrodes and dielectric materials used Aluminum(Al) and Polytetrafluoroethylene(PTFE). The cube PTFE dielectric contacts/separates the electrode attached to the inner wall of the cylinder along the inner wall of the cylinder. At this time, electricity is generated by the kinetic energy generated by the wind. In this study, the efficiency by the number of Cube PTFE inside the cylinder was compared. The experiment confirmed that as the number of Cube PTFE increases, the power increases, but if the number of Cube PTFE exceeds an appropriate number, the density inside the cylinder increases, interrupting the flow of wind, and thus decreasing the power.

본 연구는 육상풍력 입지지도를 고도화하기 위하여 초고해상도 풍력이용률 자원지도와 풍력시장 경제성 모델을 활용하여 풍력자원 분류지도를 개발하였다. 풍력자원 분류는 경제성의 유무에 따라 적합성을 상, 하로 구분하되 적합성 상내에서도 우수지역을 추가 분류하여 우선 검토대상지역을 제시하였다. 국내 풍력입지를 분석한 결과, 전국의 25.1%는 경제성이 있었으며 이중에서 1.7%는 우수지역에 해당하였다. 풍력자원의 경제적 적합성 평가 결과는 이용률 지도의 정확도, 설비설치비용(Capital expenditure, CAPEX), 그리고 계통한계가격의 변동성에 따라 적합성 상 지역은 –7.6%p ~ 12.6%p(적합성 우수 지역은 –1.1%p ~ 2.7%p)까지 변화하였다. 풍력 자원은 보조금, 이용률에 가장 크게 영향을 받는 반면, CAPEX의 변화는 경제성 없는 지역이 경제성 있는 지역으로 바뀔 수 있는 확률이 크다는 것도 확인했다.

육상풍력의 보급이 지연되는 가장 큰 원인인 입지애로 문제를 해결하기 위해 육상풍력 사업성 사전 검토 단계에서 입지적 합성을 검토할 수 있도록 육상풍력 입지지도가 개발되었다. 본 연구에서는 육상풍력 입지지도 고도화의 일환으로 산업부, 환경부, 산 림청의 부처간 협의에 따라 풍력자원, 생태·환경 입지요인 24종, 산림 입지요인 21종을 통합하여 육상풍력 입지 적합성을 종합적으로 평가할 수 있는 고려대상 지역 지도를 개발하였다. 고려대상 지역 지도를 분석한 결과 환경·산림 입지 적합성이 모두 상(high)이고 경제성이 확보되는 지역은 조사대상 면적의 4%인 4,032km2로 산정되었으며, 고려대상 지역의 민감도 분석에 의하면 생태·자연도 1등급 및 2등급과 겨울철 조류동시센서스 조사지역의 민감도가 가장 큰 것으로 확인하였다. 이를 통해 육상풍력 입지의 사전 검토를 위한 고려대상 지역 지도의 실효성을 확인하였다.

For the German energy transition, offshore wind energy is a significant factor of success. The number of installed offshore wind energy turbines is steadily increasing. Currently, the subject matter of offshore wind energy turbine maintenance and its optimization is increasingly in the focus of research and development work. The present contribution examines the logistics of offshore wind energy turbine maintenance and the impact of the actual sea state and of sea state forecasts. To this end, the coordination processes between the players involved in the planning of service operations will be presented and analysed. Based on this, the impact of the quality of wave height forecasts on operation decisions and the mean time to repair will be determined as well as the availability of the turbines at different forecast quality levels. Proceeding on the basis of these results, the concept of a decision-making support system for operative logistics planning will be presented.

The competition of maintenance services in the offshore wind industry is continually increasing. The quality of the services acts as the distinguishing feature in the industry. Furthermore, there are public standards, which lead to the permanent necessity to offer further education and training programs for employees. To meet the requirements for further training in the specific field of application within the offshore wind industry, a gamified e-learning application has been developed and is introduced in this paper. It consists of a complete solution, which contains the automated analysis of service protocols to identify qualification needs, the involvement of service technicians in the generation of learning materials, the preparation, transmission as well as the further development of those materials in accordance with the principles of e-learning. Finally, the solution contains a gamified mobile application for qualification, which is designed to meet the individual learning needs of the service technicians. This concept paper follows a problem-centred approach. Based on the current state of technology and research, the problem and motivation are identified and the urgency is verified. Furthermore, a detailed specification of the solution and a first implementation approach is presented.

본 연구의 목적은 우리나라 추풍령 기상관측소에서 연직바람관측장비와 레윈존데 간 풍속 자료의 유효화를 통 해 연직바람관측장비의 운영 프로그램인 PCL 1300 내 일관성 검사와 관련된 매개변수를 최적화하는 것이다. 그런 다음 2009년 3월부터 2010년 2월까지 맑은 날과 강수 발생일에 대한 난류 에너지 감소률의 특성(ε )을 분석하는 것이다. 2010년 4월 22일부터 4월 23일까지 레윈존데와 연직바람관측장비의 바람 관측 자료를 비교한 결과, 동서(u) 성분과 남 북(v) 성분의 바람에서 고도 3,000 m 이후에서 10 ms−1 이상의 큰 차이를 나타내었다. 두 기기 사이 u 성분과 v 성분의 바람에 대한 풍속 차가 10 ms−1를 넘는 경우를 제외할 경우 두 바람 성분에 대한 상관계수는 각각 0.92와 0.88이었고, 제곱근 평균 오차는 각각 3.07 ms−1과 1.06 ms−1이었다. 이들 결과에 준하여 PCL1300 프로그램의 자료 처리 시간을 30 분으로 조정하고, 최소 이용 자료는 전체의 60%로 조정할 경우가 비교적 작은 편의를 나타내었다. 한편 PCL1300 운영 프로그램에서 u, v 성분의 일관성 검사에 대한 민감도 분석 결과, 시선속도 일관성, 동시성, 풍속 일관성 검사에서 u 성 분에 대해서는 과소평가 되었고, 반면 v 성분에 대해서는 과대평가 되었다. 최종적으로 PCL1300 운영 프로그램의 최적 화를 통해 맑은 날과 강수 발생일의 난류 에너지 감소률(ε )을 분석한 결과, 각 고도에서 ε의 일별 및 계절별 평균은 강수 발생일이 맑은 날에 비해 높게 나타났는데, 이는 상승하강 기류에 따른 연직속도가 증가하였기 때문이다. 그리고 맑은 날과 강수 발생일 모두 계절별 ε 평균은 겨울이 낮게 나타났는데, 이는 겨울이 다른 계절에 비해 수평 풍속이 강 했기 때문이다. 결과적으로 연직속도가 ±10 cm s−1 이상에 해당하는 맑은 날과 강수 발생일의 ε 값을 제외할 경우 강수 발생일은 맑은 날에 비해 약 6-7배 ε이 높게 나타났으며, 연직속도를 모두 고려할 경우는 약 4-5배 더 높게 나타났다.

해상풍력발전단지 발전량의 보다 정확한 예측을 위해 발전단지 예정지 인근에서 측정된 풍속데이터가 반드시 필요하다. 풍속데이터 확보를 위해서는 해상기상탑을 설치하는 방법과 인근 해안가나 섬에 풍속계측타워를 설치하는 방법이 있다. 본 연구에서는 인근 섬에서 측정한 풍속데이터와 WAsP 방법을 이용하여 해상풍력발전단지의 발전량을 예측할 경우에 섬의 지형 및 지면조도의 변화에 따른 발전량 예측값의 민감도를 분석하여 섬의 형상의 불확실성이 발전량 예측에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다. 계측타워의 풍속측정 높이가 높아질수록 섬의 지형 모델링 오차가 발전량 예측에 미치는 영향이 작아졌으며, 섬의 지면조도 변화에 따른 발전량 변동은 미미한 것으로 나타났다.

북한 지역의 27개 기상관측지점의 30년 바람 자료를 이용하여 고도 50 m에서의 풍력밀도를 분석하였다. 27개 지점의 연평균 풍력밀도는 58.6W/m2로 1등급에 해당하는 풍력 자원이었다. 계절에 따른 평균 풍력밀도는 겨울보다 봄에 더 높았으며, 여름에는 봄의 50% 정도의 풍력밀도를 나타냈다. 풍력밀도의 일변화를 보면 거의 모든 관측 지점에서 오후에 비교적 높은 풍력밀도와 오전 3-6시 경에 낮은 풍력밀도를 보였으며, 일변화의 진폭은 봄에 가장 컸다. 특히 내륙 중심부인 개마고원 지역과 함경북도 동북부, 평안도 남부 해안, 황해도 해안 근처에서 비교적 높은 값을 나타냈다. 장진에서의 연평균 풍력밀도는 3등급인 151.2 W/m2를 나타냈으며, 용연은 2등급인 102.4 W/m2의 값을 보였다.

최근 관심을 받는 풍력발전단지의 성공적인 설계는 풍력자원, 풍력발전기 설계, 소음 그리고 환경영향, 인증절차와 같은 여러 가지 인자들에 결정된다. 정부의 신재생에너지에 대한 지속적 투자로 인해 갖가지 형태의 장단기 계획들이 쏟아져 나오고 있으며 풍력발전단지설계와 관련해서 사업들이 진행되고 있다. 풍력발전단지는 지역에 따라 그 에너지생산량의 편차가 크게 달라지는데, 일반적으로 풍속이 높은 지역에서 많은 전력이 생산되므로 풍속이 가장 중요한 요구조건이라고 판단된다. 육상풍력 발전단지가 완공되기 위해서는 그 개발과정에 대해 완전히 이해되어야한다. 그러나, 과정상의 정보나 경험이 부족하면 많은 단지개발 과제는 무산되거나 신빙성을 잃을 수 밖에 없다. 본 기고문에서는 풍력에너지생산량 예측기법과 발전단지개발 절차를 강조하면서 육상에서의 풍력발전단지 설계에 대한 절차를 소개하고자한다.

본 연구는 기상자료모델 (Atmospheric Data Model, ADM) 중 한국의 중규모 수치기상모의에 자주 사용되는 WRF (Weather Research and Forecasting) 모델을 재생에너지 연구에 활용할 수 있도록 시각적으로 표출하고 이를 웹 기반의 공간정보 자료와 매시업 (mesh-up) 하였다. WRF 모델 포맷인 NetCDF 자료로부터 풍속, 풍향, 시간 정보를 읽어 바람의 시각화 표출 및 풍속을 시각적으로 전달하기 위한 형태 및 색상 정의 등 바람기호 (wind barb)를 설계하였다. 이를 위해 바람기호로 시각화에 사용되는 자료량을 최소화하고 웹 표출 DB 변환을 최적화 하였다. 본 연구는 재생에너지 활용과 더불어 도시 및 국토 연구에 활용함으로써 관련 활동의 기상학적 이해를 높이고 신뢰도 높은 의사결정 수립에 기여할 것이다.

최근 관심을 받는 풍력자원개발에 대한 기초적, 실용적인 연구를 수행하고 자료를 확보하기 위해서는 실제 그 지역 주위 유동특성에 대한 지식이 매우 중요하다. 두 개의 초음파 유속계와 널리 사용되고 있는 컵유속계와 풍향기를 유동방향에 수직하게 설치하여 높이가 약 4.5m에서 풍속의 평균과 변동성분을 측정하였다. 실험 결과 레이놀즈 수는 약 6.7×105, 그리고 마찰유속, u*는 약 0.32m/s로 측정되었다. 수평 및 수직 평면 풍속에 대한 파워 스펙트럼 분석은 다양한 주파수 범위의 값들을 조합하여 넓은 주파수 범위에 대해 분석 할 수 있었다. 스펙트럼 분석 결과 4개의 지배적인 와류 에너지 피크 값을 관찰 할 수 있는데, 각각의 피크 값들은 약 1~2분, 8시간, 24시간 그리고 100시간의 주기로 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 이 피크들 사이에 넓은 스펙트럼 갭이 0.2~10 cycle/hour 주파수 범위에 걸쳐 나타나고 있다.

본 연구에서는 단기간 관측된 현장 풍속과 기상관측소 장기 풍속의 상관관계를 이용하여 불확실성을 고려한 풍력에너지 추정 방법과 이에 필요한 변수들의 확률모형을 제시하였다. 해석 예제로 광양만의 풍력에너지와 그 확률분포를 추정하였다. 그 결과를 보면 본 연구에서 추정한 연간전력생산량은 특정한 값이 아닌 평균을 중심으로 산재한 확률분포를 구성하고 있으므로 불확실성을 표현하는데 적합하다고 판단된다.