[논문]차량주행풍을 이용한 풍력발전 시스템 구축을 통한 실무 융합 교육 개발

이정익

doi:10.15207/jkcs.2014.5.4.107

차량주행풍을 이용한 풍력발전 시스템 구축을 통한 실무 융합 교육 개발
Development of Practical Convergence Education by Construction of the Wind Power System Using the Wind by Car 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.5 no.4, 2014년, pp.107 - 112

초록
AI-Helper

대체에너지로 차량주행풍을 이용한 연구 목표들은 다음 세 가지로 정리되었다. 첫째 목표는 차량주행풍의 풍력 발전 시스템을 통하여 환경적으로 무해한 대체 에너지 원을 확보하였다. 둘째는 연계된 융합 전문가를 길러낼 수 있는 교육 프로그램을 개발했다는 점이다. 셋째는 대체 에너지 교육을 위한 풍력시스템을 구축했다는 점이다. 본 연구에는 6개월의 연구기간이 소요되었다. 그 결과 다음과 같은 세 가지 결론을 얻게 되었다. 차량주행풍을 사용하는 시스템이 모델링 되었다. 전기, 전자, 기계공학의 새로운 융합 교육 프로그램이 이 모델링 시스템 하에 개발되었다. 마지막으로, 차량주행풍이 대체에너지의 데모용으로 실제 교육을 할 수 있도록 제작되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The research goals of this study using the wind by car as replaceable energy are summarized to three things as follows. The first goal is to secure a replaceable energy source of environmental conveniency through the wind power system by the wind by car. The second goal is to develop a educational program for related convergence professional man. The third goal is to make a wind power system for a replaceable energy education. We have performed for obtaining a research goal during six months. So, we concluded three results as follows. The system for doing a wind by car is modeled. New convergence educational program for department of electrical, electronic, mechanical engineering is developed under this system. And, the wind power system is produced for practice education of demonstration for replaceable energy.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 과제는 차량주행풍을 이용한 풍력발전 시스템 구축을 통한 실무 위주 교육 프로그램의 개발이다. 즉, 풍력 발전에 차량주행풍을 이용하는 것이고, 이를 통해 얻어진 내용을 교육 프로그램으로 작성하는 것이다.
본 과제는 차량주행풍을 이용한 풍력발전 시스템 구축을 통한 융합형 실무 위주 교육 프로그램의 개발이다.크게 두 가지로 대별 될 수 있다.
본 과제에서는 실제로 차량주행풍을 가정한 풍력발전 시스템을 제작하여 이를 실험적으로 확인하였고 모니터링을 위한 프로그램도 개발하였다. 이와 같은 내용을 정리하여 교재를 별책과 같이 제작하여 관련 전공과목에서 활용할 수 있도록 하였다.
차량 주행풍을 이용한 풍력발전 시스템은 그 방향이 일정하여 풍향계와 풍향 추적 장치를 별도로 설치하지 않아도 되므로 자연풍 풍력발전과 비교하면, 유압을 이용하여 피치각을 제어하는 장치 등이 불필요해져서 장치의 소형화, 단순화가 가능하고 제품을 최적 시스템으로 표준화·규격화하여 완제품 형태의 발전기를 설치할 수 있으므로 응용 여부에 따라서는 상당한 효율과 경제성이 있으리라 판단된다. 본 과제에서는 이와 같은 특징이 있는 풍력발전 시스템을 제작하여 상설 전시하고 이를 이용한 대체에너지 교육 프로그램을 개발하여 관련 전문 기술인력을 양성하고자 한다.
본 과제에서는 실제로 차량주행풍을 가정한 풍력발전 시스템을 제작하여 이를 실험적으로 확인하였고 모니터링을 위한 프로그램도 개발하였다. 이와 같은 내용을 정리하여 교재를 별책과 같이 제작하여 관련 전공과목에서 활용할 수 있도록 하였다. 풍력발전과 관계된 이와 같은 융합형 실무위주의 교육 프로그램이 정착된다면 풍력발전뿐만 아니라 대체에너지 분야의 전문인력을 양성하여 산업발전에 이바지할 수 있을 것이다.
임펠러의 검토 및 선장을 수행하고 풍력발전 시스템을 제작한다. 최종적으로 교육 프로그 램을 개발하는데 연구의 목적을 두고 있다. 여기서는 특히, 기계계열분야에서 참여했던 임펠러의 검토 및 선정, 모든 시스템을 계측 실시간 모니터링 할 수 있도록 풍력발전의 시스템 제작에 초점을 맞추어 설명할 계획이다.

제안 방법

1) 차량주행풍을 이용한 풍력발전시스템의 모형을 구축하여 환경친화적 대체에너지원을 확보하였다.
2) 대체에너지 교육을 위한 풍력발전 시스템을 제작하 였다.
3) 기계, 전기, 전자 등의 관련 학과에서 전문기술인력 양성을 위한 교육 프로그램을 개발하였다.
6는 모니터링 시스템의 개요도이다. 검출된 각종 신호는 전기적인 신호로 검출 보드에서 변환되는데, 풍력발전시스템에 사용되는 검출 회로를 실제로 제작하였다. 또 전체적인 디스플레이를 PC 모니터화면을 통해 실시하기 위하여 모니터링을 위한 H/W(DAQ보드)와 S/W(LabView)를 구입하였다.
먼저 발전기의 검토 및 선정을 수행하고 제어 및 모니터링 시스템을 개발한다. 임펠러의 검토 및 선장을 수행하고 풍력발전 시스템을 제작한다.
본 과제를 수행하면서 개발된 전공과 관련된 내용을 정리하여 별책으로 교육 프로그램을 개발하였다.
본 과제를 위하여 풍력발전 시스템을 제작하였다.
본 시스템은 교육용으로 제작되는 것이므로 이를 위해 제어 및 모니터링 시스템이 필요하다. 본 시스템에서는 모니터링을 위하여 풍력발전기의 출력전압, 출력전류, 태양전지의 출력전압, 출력전류, 축전지의 출력전압, 출력전류 그리고 풍속을 측정하여야 한다. 이를 위해 전압 검출기, 전류검출기, 풍속계와 같은 각종 센서를 구입하여 이를 비교·검토하였다.
즉, 풍력 발전에 차량주행풍을 이용하는 것이고, 이를 통해 얻어진 내용을 교육 프로그램으로 작성하는 것이다. 연구결과로 교육프로그램을 개발하였다. 연구내용은 차량주행풍을 이용한 풍력발전에 맞추었다.
연구결과로 교육프로그램을 개발하였다. 연구내용은 차량주행풍을 이용한 풍력발전에 맞추었다. 다음은 그 내용이다.
이를 위해 전압 검출기, 전류검출기, 풍속계와 같은 각종 센서를 구입하여 이를 비교·검토하였다.
그러나 전류는 10만 A 이상의 것도 있다. 이상의 발전기에서 본 차량주행풍을 이용한 풍력발전시스템 과제에서는 출력단에 축전지를 직접 연결하고 램프를 구동하기 위하여 직류발전기로 선정하였다.
먼저 발전기의 검토 및 선정을 수행하고 제어 및 모니터링 시스템을 개발한다. 임펠러의 검토 및 선장을 수행하고 풍력발전 시스템을 제작한다. 최종적으로 교육 프로그 램을 개발하는데 연구의 목적을 두고 있다.

대상 데이터

차량주행풍을 이용한 풍력발전에서는 차량이 통과하는 고속도로, 자동차 전용도로의 중앙분리대에 설치되므로 회전시의 반경을 최소화하여 면적을 적게 할 수 있는 수직축형 임펠러를 사용한다. 그러므로 본 과제의 풍력발전시스템에 사용되는 임펠러로 수직형의 임펠러를 선정하였고 이를 제작하였다.
검출된 각종 신호는 전기적인 신호로 검출 보드에서 변환되는데, 풍력발전시스템에 사용되는 검출 회로를 실제로 제작하였다. 또 전체적인 디스플레이를 PC 모니터화면을 통해 실시하기 위하여 모니터링을 위한 H/W(DAQ보드)와 S/W(LabView)를 구입하였다.H/W는 검출보드와 연결되어 각종 검출량을 입력하는 보드이고, S/W는 H/W의 신호를 이용하여 모니터에 각종 검출값을 디스플레이하기 위한 소프트웨어이다.

후속연구

또한 대체에너지 중 태양광발전은 태양전지를 수십 개 또는 수백 개 설치하므로 충분한 전기 에너지를 축전지에 충전시킬 수 있다. 본 교육용 풍력발전 시스템은 이런 점이 아쉬웠고 추후 실제의 풍력발전 또는 태양광발전이 제작된다면 이런 점을 개선할 수 있을 것이다.
최종적으로 교육 프로그 램을 개발하는데 연구의 목적을 두고 있다. 여기서는 특히, 기계계열분야에서 참여했던 임펠러의 검토 및 선정, 모든 시스템을 계측 실시간 모니터링 할 수 있도록 풍력발전의 시스템 제작에 초점을 맞추어 설명할 계획이다.
차량 주행풍을 이용한 풍력발전 시스템은 그 방향이 일정하여 풍향계와 풍향 추적 장치를 별도로 설치하지 않아도 되므로 자연풍 풍력발전과 비교하면, 유압을 이용하여 피치각을 제어하는 장치 등이 불필요해져서 장치의 소형화, 단순화가 가능하고 제품을 최적 시스템으로 표준화·규격화하여 완제품 형태의 발전기를 설치할 수 있으므로 응용 여부에 따라서는 상당한 효율과 경제성이 있으리라 판단된다.
이와 같은 내용을 정리하여 교재를 별책과 같이 제작하여 관련 전공과목에서 활용할 수 있도록 하였다. 풍력발전과 관계된 이와 같은 융합형 실무위주의 교육 프로그램이 정착된다면 풍력발전뿐만 아니라 대체에너지 분야의 전문인력을 양성하여 산업발전에 이바지할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자연풍 발전에 대한 차량 주행풍 발전의 장점은 무엇인가?	입지조건 면에서 자연풍은 연 평균 풍속이 4.0 m/s 이상인 지역에서 중·대형 풍차를 설치할 수있어야하나 차량주행풍은 도로의 중앙분리대를 이용하므로 추가적 부지가 불필요하며 국토의 효율적 이용이 가능하다. 에너지 밀도 면에서는 자연풍은 한쪽 방향의 바람만 이용하므로 날개 회전면적의 1/2만 이용하나, 차량주행풍은 차량의 왕복주행으로 에너지 밀도가 최대 2배까지 증대된다. 이용률 면에서는 자연풍은 연평균 30 %내외이나, 차량주행풍은 최저 70 - 90 %까지 이용 가능하므로 자연풍에 비해 이용률이 2.3 - 3배에 이른다. 신뢰성에서는 자연풍은 태풍등에 의해서 날개파손 등의 고장이 심하나 차량주행풍은 소형발전기가 병렬로 연결되어 안전하며, 수리가 용이하다. 송전손실도 자연풍은 설치지와 떨어질수록 손실이 심하나 차량주행풍은 부하와 직접 연결되므로 송전손실이 없다. 기타 건설비용, 경제성, 건설기간을 고려해도 차량주행풍은 자연풍에 비해 사용면에서 많이 유리하다.
	풍력발전은 어떻게 정의할 수 있는가?	풍력발전이란 공기의 유동이 갖는 운동에너지를 회전자(rotor)의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고, 이 에너지를 다시 유용한 일을 할 수 있도록 변환시키는 기기 중에서 발전기를 회전 시켜 발전하는 신 발전기술이라고 정의할 수 있다.
	풍력발전기의 주요 구성요소에는 어떤 것들이 있는가?	또한, 풍력발전기의 주요 구성요소로는 구조나 용도에 따라 다소의 차이는 있지만 주로 날개(blade)와 허브 (hub)로 구성된 회전자와 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속장치(gear box), 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어장치, 유압 브레이크 장치와 전력제어장치 및 철탑 등으로 구성되어 있다.

참고문헌 (6)

J. H. Shin, et al, Electrical Device, Heung Seol Press, 1997.
B. D. Yun, Electrical Devices, Mun Un Press, 1999.
Floyd, Electrical Circuit, Kwang Mun Press, 2000.
S. B. Park, Modern Electrical Circuit, Mun Un Press, 1999.
Knowhow of IC application for OP Amplifier, Press of Sae Wun, 1998.
LabVIEW Manual.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증