초록 ▼

1. 최종목표
본 연구의 최종목표는 산·학 협력체계 구축을 통하여 풍력발전의 국내시장 개척 및 수출산업화를 위하여 해안 및 도서 지역 등에 설치가 용이한 타워를 선택적으로 이용할 수 있는 10kW급 도서적응형 상반전 풍력발전기 시스템을 개발하고자 함.
2. 개발내용 및 결과
- 본 연구에서는 IEC 61400 Strandard 에 따라 최소설계 요구조건을 만족하도록 설계하였으며, 기존 발전기의 성능향상을 위하여 새로운 발전기의 설비모델 연구, 계통연계해석 연구, 최대 출력을 위한 최적 블레이드 피치제어, 저/중 풍속

1. 최종목표
본 연구의 최종목표는 산·학 협력체계 구축을 통하여 풍력발전의 국내시장 개척 및 수출산업화를 위하여 해안 및 도서 지역 등에 설치가 용이한 타워를 선택적으로 이용할 수 있는 10kW급 도서적응형 상반전 풍력발전기 시스템을 개발하고자 함.
2. 개발내용 및 결과
- 본 연구에서는 IEC 61400 Strandard 에 따라 최소설계 요구조건을 만족하도록 설계하였으며, 기존 발전기의 성능향상을 위하여 새로운 발전기의 설비모델 연구, 계통연계해석 연구, 최대 출력을 위한 최적 블레이드 피치제어, 저/중 풍속에서의 발전기 모델링과 검증, 계통연계 해석에 관한 모델링, 발전기 요잉부 주변의 공기 흐름변형 연구, 발전기 소음 등 다양한 분야의 연구를 수행하였음.
- 본 연구개발사업을 통하여 핵심기술인 도서적응형 상반전 로티 블레이드 설계 및 제작을 완료하였으며, 이를 위해서 공력 설계 및 해석 기술개발을 중점적으로 연구개발하였음.
- 블레이드 개발을 위하여 풍력발전기 전용 익형을 포함하여 다양한 익형을 연구하였으며, 공력특성을 계산하여 최적의 익형을 설계에 반영하였음. 본 개발품에 사용된 블레이드는 양력을 기반으로 한 블레이드로 항력형 블레이드보다 10%이상 높은 동력계수(power coefficient)를 가지는 것을 특징으로 함.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
- 환경적응 고효율 소형 풍력발전 시스템 제품화 기술 확립.
- 소형 풍력발전 시스템 제조기술 및 기반기술 보급화.
- 도서/해안 적응형 소형 저소음 풍력발전기 상품화 개발로 수익창출 효과 달성.
- 한국 도서지역의 풍황 조건과 유사한 지역에 소형 풍력발전 시스템 수출 및 핵심요소부품 국산화를 통한 수입 대체효과.
4. 적용분야
본 기술개발의 결과물로 사회적 인프라가 열악한 도서, 해안, 산악지역에서 수요자에게 최적화된 발전시스템을 적용할 수 있음.

목차 Contents

• 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 ... 1
• 제출문 ... 2
• 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 초록 ... 3
• 목 차 ... 4
• 제 1 장 서 론 ... 6
• 제 1 절 개발기술의 필요성 ... 6
• 1. 개발기술의 중요성 ... 6
• 2. 기술적 측면 ... 6
• 3. 경제적 측면 ... 7
• 4. 활용방안 ... 7
• 제 2 절 국내외 관련기술의 현황 ... 9
• 1. 국내 소형풍력산업의 기술수준 ... 9
• 2. 양방향 에너지 변환 관련 국내 특허 현황 ... 10
• 제 3 절 기술개발 목표 및 내용 ... 12
• 1. 기술개발의 목표 및 주요내용 ... 12
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 13
• 제 2 장 도서 적응형 상반전 풍력발전기의 개발 ... 14
• 제 1 절 상반전 로터 블레이드에 대한 연구보고(목포해양대) ... 14
• 1. 풍력발전용 터빈 이론 ... 14
• 가. Actuator disc 이론 ... 14
• 나. Rotor disc 이론 ... 27
• 다. Blade EIement 이용 ... 30
• 라. Blade element momentum(BEM) 이론 ... 35
• 2. 모형실험터빈의 수치해석 기법 및 모델링 ... 42
• 가. 수치해석 기법 ... 42
• 나. 병렬계산 ... 47
• 다. 블레이드 선정 ... 49
• 라. 경계조건 및 계산모델 ... 50
• 제 2 절 시스템 설계 ... 67
• 1. 설계목표 ... 67
• 2. 블레이드의 설계 ... 68
• 3. 기구부의 설계 ... 72
• 가. Gear Box ... 72
• 나. Yaw Drive System ... 74
• 다. Sharft ... 75
• 4. Tower 의 설계 ... 76
• 가. 구조해석((Wire Rope 제외) ... 76
• 5. 기계실의 설계 ... 82
• 가. 브레이크 시스템 ... 82
• 나. 발전기 ... 83
• 제 3 절 도서 적응형 상반전 풍력발전기의 제작 ... 86
• 제 3 장 결과 ... 90
• 제 1 절 기술개발의 결과 ... 90
• 제 2 절 기술개발 목표 달성도 ... 90
• 1. 발전효율의 증가 ... 90
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목(주관기관) ... 93
• 제 3 절 기대효과 및 활용방안 ... 94
• 1. 기대효과 ... 94
• 별첨자료 ... 97
• 끝페이지 ... 137