[논문]풍속에 따른 수평형과 수직형 풍력발전기의 출력특성에 관한 분석

최장균; 차인수

[국내논문] 풍속에 따른 수평형과 수직형 풍력발전기의 출력특성에 관한 분석
A analysis on the output characteristic of the horizontal and vertical wind turbine related to wind velocity 원문보기

최장균 (목포과학대학) , 차인수 (동신대학교)

The various wind turbines have been designed and developed for the century. The precision design of the blade and turbine system considering the wind circumstance is required for the high efficiency. In this paper, we investigated the output characteristics of the horizontal and vertical wind turbine related to the wind velocity. Furthermore we will intend to design the wind turbine blade adapted the urban wind circumstance.

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문제 정의

본 논문에서는 이러한 수평축 풍력 발전 시스템의 단점을 보완한 수직축 소형 풍력발전 시스템을 제안하고, 풍속에 따른 기존 시스템과의 비교를 통하여 특성을 분석하고자 하였다. 풍력 에너지의 크기는 바람의 속도와 밀접한 관계가 있다.

제안 방법

풍황조건이 좋을 때 수직형 소형 풍력발전시스템에서 입력된 전압은 PIC로 제어되는 전압 비교 제어유닛을 거쳐 축전지에 저장되고, 축전지의 전압은 인버터를 거쳐 부하에 공급된다. 또한, 축전지의 충전이 완료된 후의 발전된 잉여전압은 보조전력발생장치에 설치된 DC Motor를 기동하여 태엽을 감아 보조전력발생이 가능하도록 한다.

성능/효과

마찰 및 전기적 손실 둥에 의해 시동풍속 V。이상의 풍속에서만 시스템의 출력이 생산되기 시작하고 정격풍속 VR 에서의 정격출력 까지 에 비례하여 출력을 나타내며, 그 이상의 풍속에서는 시스템의 출력이 일정하게 유지된다. 또, 종단풍속 *에서 시스템의 보호를 위해 출력을 멈추게 된다.
본 논문에서 제안된 수직축 블레이드를 적용한 풍력발전시스템은 기존의 수평축 풍력발전 시스템에 비해 풍량을 받을 수 있는 면적이 넓어지고, 소음이 저감된 새로운 개념의 시스템이다.
자체 설계 구현한 LabVIEW를 이용한 모니터링 시스템의 운용을 통해 측정 분석한 결과 본 논문에서 제안된 400[W] 수직형 소형 풍력발전 시스템은 기존 같은 용량의 수평축 풍력발전 시스템에 비해 동일한 풍황조건에서 보다 높은 효율을 나타냈으며, 시스템의 전체적인 운전이 정상적으로 이뤄지고 있음을 확인할 수 있었다.

후속연구

현재 블레이드 재질 및 출력 안정화에 대한 추가 연구가 필요하며 이를 위해 최적화 연구에 주력하고 있다.

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