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Multi-MW급 풍력발전용 블레이드 설계에 관한 연구 Part I : 공력-구조 설계 및 통합하중해석
Multi-MW Class Wind Turbine Blade Design Part I : Aero-Structure Design and Integrated Load Analysis 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.38 no.4 = no.343, 2014년, pp.289 - 309  

김범석 ((사)한국선급 신재생에너지연구팀)

초록
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풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다. 본 연구에서는 풍력터빈 시스템과의 상호작용이 고려된 블레이드 설계절차를 제안하였고, 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)의 공력-구조 통합 설계결과를 제시하였다. 또한 전술한 바와 같이 로터 블레이드에 작용하는 극한하중 및 피로하중은 시스템 운전조건에 따라 가변적이므로 시스템통합하중해석을 위한 2 MW 풍력발전시스템 모델링을 수행하였으며, IEC 61400-1 및 (사)한국선급의 풍력발전기술기준에 따라 수행된 하중해석결과를 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A rotor blade is an important device that converts kinetic energy of wind into mechanical energy. Rotor blades affect the power performance, energy conversion efficiency, and loading and dynamic stability of wind turbines. Therefore, considering the characteristics of a wind turbine system is import...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최적의 블레이드 설계결과를 위해 고려해야 할 사항은? 풍력발전용 블레이드 설계 시에는 출력 및 효율, 블레이드 팁-타워 간격, 극한 및 피로한계상태, 좌굴안정성, 수송, 제작 및 에너지생산단가 (COE, Cost of Energy) 등의 상호작용을 종합적으로 고려해야 하기 때문에 공력설계와 구조설계는 독립적으로 수행될 수 없으며, 전체 시스템 특성이 충분히 고려된 통합하중해석의 반복적 수행을 통해 최적의 블레이드 설계결과를 얻는 것이 중요하다. 일반적으로 공력설계 관점에서는 목표출력 및 효율, 연간 에너지 생산량(AEP, Annual Energy Production), 축 하중 및 소음 등이 중요한 설계 고려사항으로 간주되며, 현의 길이(Chord Length)가 길고 얇은 에어포일 시리즈를 적용 할수록 우수한 성능을 갖는 블레이드 설계가 가능 하다. 그러나 출력성능만을 고려할 경우 하중, 제작비용, 총 질량, 이송 등의 문제점을 유발 할 수있기 때문에 공력설계와 구조설계는 상충관계 (Trade-Offs)에 놓이게 된다.
풍력터빈 블레이드가 풍력발전시스템의 주요부품인 이유는? 풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다.
풍력터빈 블레이드란 무엇인가? 풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하다.
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참고문헌 (22)

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