최근 지구 온난화의 영향으로 태풍의 파괴력이 증가함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 막대한 유실과 붕괴에 대한 우려가 깊어지고 있다. 부유식 해상풍력발전기의 안전한 운영을 위해 새로운 형태의 탈착형 계류 시스템 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서 고 려한 새로운 반잠수식 계류 풀리는 기존의 탈착형 계류 장치에 비해 계류 라인으로 부유식 해상풍력 터빈을 보다 쉽게 탈부착할 수 있도 록 고안되었다. 8MW급 부유식 해상풍력발전기에 적용 가능한 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 검토하기 위해 3D 프린터를 이용하여 축소구조모형을 제작하고, 이 모형에 대한 구조시험을 수행하였다. 축소 모형의 구조시험을 위해 3D 프린팅에 사 용된 ABS 소재의 인장 시편을 제작하고 인장시험을 수행하여 소재의 물성을 평가하였다. 인장시험에서 얻은 재료 특성과 축소모형 구조 시험과 동일한 하중 및 경계 조건을 적용하여 반잠수식 계류 풀리의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 반잠수식 계류 풀 리의 구조적 취약 부분을 검토하였다. 반잠수식 계류 풀리의 주요 하중조건을 고려하여 구조모형시험을 수행하였으며, 재료의 최대인장 응력 이상이 발생하는 위치에 대해 유한요소해석과 시험 결과를 비교하였다. 유한요소해석과 모형시험의 결과로부터 작동조건에서는 Body와 Wheel의 연결부 구조가 취약한 것으로 파악되었고, 계류조건에서는 Body와 Chain stopper의 연결부 구조가 취약한 것으로 검토되었 다. 축소모형 구조시험에서 나타난 SMP의 구조 취약부는 구조해석의 결과와 일치하는 것으로 나타났다. 연구 결과를 통해 반잠수식 계류 풀리의 초기 설계에 대한 구조적 안전성을 실험적으로 검증할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과는 상세설계 단계에서 반잠수식 계류 풀리의 구조 강도를 향상시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

In this study, the yaw misalignment value of wind turbine was measured using Lidar and it was analyzed the effect of vibration reduction and power performance improvement when applied to turbine. It was confirmed that the vibration of the main bearing and the gear box of the wind turbine was partially reduced. Also it was found that the output performance was improved when the wind speed was over 8m/s. As a result, it was also found that the annual energy production(AEP) was improved when the average annual wind speed of the wind farm was over 6m/s. Converted to AEP, the AEP improved about 1% and 4%, when the annual wind speed was 6m/s and 11m/s respectively, which resulted in an improvement of about 1~4% through the yaw misalignment correction of the wind turbine.

상반전 풍력터빈은 설계와 성능 관점에서 최근 각광을 받기 시작하고 있다. 본 논문은 NREL S822, S823을 이용하여 설계 및 모델링한 상반전 풍력터빈에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문은 수치해석 기법을 통하여 단일 풍력터빈과 상반전 풍력터빈을 각각 설계하고, 그 성능을 다양한 조건에서 비교하고자 하였다. 그 결과 상반전 풍력터빈은 단일 풍력 터빈에 비해 TSR 3~5 영역에서 보다 높은 성능계수를 나타냈으며, 그 보다 더 높은 TSR 영역에서는 낮은 성능계수를 나타내었다. 이것은 로터 상 하류의 간섭의 간섭 때문이며, 또한 본 연구에서는 낮은 영역의 TSR에서 운전되는 상반전 풍력터빈의 유효성을 함께 보였다.

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.

본 논문에서는 상온 및 방사선 경화 복합재 풍력 블레이드의 구조성능을 비교하기 위하여 단면 강성, 정적응력 및 동적 고유 진동수를 해석하였다. 먼저 상온 및 방사선 경화공정에 의한 복합재료 시편의 탄성계수 등 물성 값을 적용하였다. 블 레이드의 단면 강성 값은 고형 복합재료 보 이론을 적용하여 유한요소 적분법으로 계산하였다. 허브 체결부위를 포함한 소형 풍력 블레이드를 상용 유한요소 프로그램으로 모델링하여 최대 변위와 응력분포 등을 확인하였다. 또한, 풍력 블레이 드의 회전속도에 따른 원심력 효과를 고려하여 고유 진동수 해석을 병행하였다. 이와 같은 일련의 해석결과를 상호 비교 함으로써, 상온 및 방사선 경화 복합재료의 물성 값 차이에서 기인하는 풍력 블레이드의 구조성능 변화를 정량적으로 분 석하였다.

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.

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.

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.

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.