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문제 정의
- CAD 모델의 수정은 형상벡터를 변수로 한 방법과 같이 최적화가 완료된 후 개선된 형상을 반영하기 위하여 마지막으로 CAD 모델을 수정하게 된다. 풍력발전기 분야에 성공적으로 적용된 형상 최적설계의 사례 연구를 통하여 풍력발전기 부품 개발에 적용 가능성을 살펴보았다.
- 이 형상 최적화의 목적은 bearing contact zone에서의 contact pressure를 감소시켜 Bearing과 Main shaft에서 발생할 수 있는 손상을 방지하기 위한 것이다. Fig 4에서 보이는 바와 같이 형상 최적화 결과 Bearing contact zone의 contact pressure가 46% 감소되었다.
- 풍력발전기 시스템은 20년 사용수명 동안 고장을 일으키지 않도록 높은 신뢰성이 요구되는 전기기계시스템으로 시스템이 고장을 일으키는 원인인 피로누적과 이상 환경에 의한 국부적인 응력 집중에 의해 파손이 발생하지 않도록 해야 한다. 본 연구에서는 Non parametric 형상최적화 기법을 적용한 풍력발전기 Rotor hub의 설계 개선안을 도출하였으며, 기타 풍력발전기 부품에도 적용할 수 있는 개발 방법론을 제시하였다. 제안된 방법으로 풍력발전기 시스템을 구성하는 많은 부분에 형상 최적화를 적용할 경우, 응력 집중을 완화하고, 무게를 저감하여 보다 신뢰성 있는 설계를 할 수 있을 것으로 예상된다.
- 본 연구에서는 국내 생산 기반 특성에 맞는 풍력발전기 부품을 개발하기 위하여, 형상 최적설계 기술을 풍력발전기 Rotor hub에 적용함으로써 기타 풍력발전기 부품에도 적용할 수 있는 개발 방법론을 제시하였다(2). 형상 최적설계 기술은 자동차, 항공 등의 분야에서 새로운 부품 또는 시스템을 개발하거나 개선하고자 할 때 주로 사용하는 기술로 국부적인 응력집중을 개선하는데 아주 유용한 기술이다.
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