[논문]수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 및 진동 특성평가

오진오; 이승준; 윤성호; 최홍렬; 김영익

문제 정의

본 연구에서는 탄소섬유직물과 유리섬유직물을 교차 적층하여 제작한 복합재 로터블레이드를 대상으로 구조특성 및 진동특성을 평가하였다. 이를 위해 풍력발전기에 적용되는 로터블레이드를 제작하고 하중시험기를 이용하여 자중과 강한 풍속으로 인해 큰 부하가 예상되는 블레이드와 암의 연결부에서의 작용하중에 대한 변형률 분포를 조사하였으며 충격햄머를 이용하여 로터블레이드의 고유진동수를 측정하였다.

제안 방법

특히 로터블레이드와 암의 연결부를 중심으로 로터블레이드는 800mm, 암은 450mm로 제작하였다. 암은 시편고정을 위해 두 개의 원공을 가공하여 로드셀에 핀으로 고정하였으며 작용하중으로 원공 부위가 파손되는 것을 방지하기 위해 암의 제작에 적용된 동일한 재료를 이용하여 원공 부위를 보강하였다. 로터블레이드는 두 개의 폴리프로필렌 벨트를 이용하여 암의 중심에서 각각 200mm 떨어진 지점에 고정하고 5mm/min의 변위제어 상태로 하중을 가하였다.
진동특성 평가를 위해 로터블레이드와 암에 가속도센서(352A10, PCB)를 부착하고 가속도센서 부착부 주위를 충격햄머로 가진하였으며 가속도센서를 통해 측정되는 진동신호는 신호분석기 (Di-2200, DI)와 자료수집장치를 통해 수집하였다. 이때 로터블레이드의 상부, 중심부, 하부 그리고 암의 상부, 하부 등 총 5지점을 시험대상으로 고려하였으며 각 지점에서 200Hz까지 5회씩 시험한 결과들을 합산하여 5차 고유진동수까지 결정하였다.
본 연구에서는 탄소섬유직물과 유리섬유직물을 교차 적층하여 제작한 복합재 로터블레이드를 대상으로 구조특성 및 진동특성을 평가하였다. 이를 위해 풍력발전기에 적용되는 로터블레이드를 제작하고 하중시험기를 이용하여 자중과 강한 풍속으로 인해 큰 부하가 예상되는 블레이드와 암의 연결부에서의 작용하중에 대한 변형률 분포를 조사하였으며 충격햄머를 이용하여 로터블레이드의 고유진동수를 측정하였다.
이때 로터블레이드와 암에는 총 5지점에 3축 스트레인게이지(KFG-2-120-D17-11, Kyowa) 를 부착하였다. 작용하중에 따른 변형률 변화는 변형률 지시계(P3, Vishay)를 이용하여 자료수집장치에 저장하였다.

대상 데이터

2에는 수직축 블레이드의 구조특성 평가를 위한 시험장치가 나타나 있다. 구조특성 평가를 위해 대상시편은 수직축 풍력발전기의 로터블레이드와 동일한 생산공정으로 제작하였다. 특히 로터블레이드와 암의 연결부를 중심으로 로터블레이드는 800mm, 암은 450mm로 제작하였다.
5KW 수직축 풍력발전기와 진동특성 평가를 위한 시험장치의 구성도가 나타나 있다. 진동특성 평가를 위해 로터블레이드와 암에 가속도센서(352A10, PCB)를 부착하고 가속도센서 부착부 주위를 충격햄머로 가진하였으며 가속도센서를 통해 측정되는 진동신호는 신호분석기 (Di-2200, DI)와 자료수집장치를 통해 수집하였다. 이때 로터블레이드의 상부, 중심부, 하부 그리고 암의 상부, 하부 등 총 5지점을 시험대상으로 고려하였으며 각 지점에서 200Hz까지 5회씩 시험한 결과들을 합산하여 5차 고유진동수까지 결정하였다.
구조특성 평가를 위해 대상시편은 수직축 풍력발전기의 로터블레이드와 동일한 생산공정으로 제작하였다. 특히 로터블레이드와 암의 연결부를 중심으로 로터블레이드는 800mm, 암은 450mm로 제작하였다. 암은 시편고정을 위해 두 개의 원공을 가공하여 로드셀에 핀으로 고정하였으며 작용하중으로 원공 부위가 파손되는 것을 방지하기 위해 암의 제작에 적용된 동일한 재료를 이용하여 원공 부위를 보강하였다.

성능/효과

5KW급 수직축 풍력발전기 블레이드의 진동특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 측정위치를 달리한 가진시험 결과들을 종합적으로 분석하여야 할 필요가 있다. 또한 비교적 낮은 하중이 초기 곡률을 가진 로터블레이드에 작용되면 주변형률 방향은 로터블레이드의 중심축과 10° 정도의 차이를 갖지만 작용하중이 점차 증가하여 로터블레이드의 변형이 커지면 주변형률 방향은 점차 중심축에 가까워짐을 알 수 있다.

후속연구

본 연구에 적용된 2.5KW급 수직축 풍력발전기 블레이드의 진동특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 측정위치를 달리한 가진시험 결과들을 종합적으로 분석하여야 할 필요가 있다. 또한 비교적 낮은 하중이 초기 곡률을 가진 로터블레이드에 작용되면 주변형률 방향은 로터블레이드의 중심축과 10° 정도의 차이를 갖지만 작용하중이 점차 증가하여 로터블레이드의 변형이 커지면 주변형률 방향은 점차 중심축에 가까워짐을 알 수 있다.

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

수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 및 진동 특성평가
Evaluation of Structural and vibrational properties of vertical axis wind turbine blade 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 및 진동 특성평가 Evaluation of Structural and vibrational properties of vertical axis wind turbine blade 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수직축 풍력발전기 블레이드의 구조 및 진동 특성평가
Evaluation of Structural and vibrational properties of vertical axis wind turbine blade 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper