초록 ▼

1. 최종목표
◦ 수직축 풍력발전시스템용 양항력형 하이브리드 블레이드 공력설계기술
◦ 수직축 풍력발전시스템용 양항력형 하이브리드 블레이드 구조설계 및 시험기술
◦ 양항력형 하이브리드 블레이드를 적용한 소형풍력발전시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
◦ 공력설계
- 수직축 풍력발전시스템의 기본적인 하중 평가를 위해 종단 및 극한 풍속에서 공력해석을 통해 하중을 산출함.
- 블레이드에 하중이 작용하는 방향을 선정하여 이에 대한 하중을 평가함.
◦ 구조시험
- 선정한 각 방향의 하중을 블레이

1. 최종목표
◦ 수직축 풍력발전시스템용 양항력형 하이브리드 블레이드 공력설계기술
◦ 수직축 풍력발전시스템용 양항력형 하이브리드 블레이드 구조설계 및 시험기술
◦ 양항력형 하이브리드 블레이드를 적용한 소형풍력발전시스템 개발
2. 개발내용 및 결과
◦ 공력설계
- 수직축 풍력발전시스템의 기본적인 하중 평가를 위해 종단 및 극한 풍속에서 공력해석을 통해 하중을 산출함.
- 블레이드에 하중이 작용하는 방향을 선정하여 이에 대한 하중을 평가함.
◦ 구조시험
- 선정한 각 방향의 하중을 블레이드 면적비 1:2:1로 나누어 부여하여 구조시험 수행.
- 최종적으로 하중-변위 곡선을 도출하여 구조적 안전성을 확인함.
◦ 구조해석
- 구조시험과 같은 경계 및 하중 조건을 이용하여 구조해석 수행.
- 이에 대하여 구조시험 및 해석 결과를 토대로 시험에 대한 신뢰성 검증 및 취약 부위를 파악함.
◦ 최적화 구조해석
- 블레이드를 이루고 있는 복수의 구조 요소를 변경하여 구조재설계 수행.
- 복수의 구조 요소를 조정하여 최적화 구조해석 수행.
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
- 본 연구의 대상품인 양∙항력 소형 수직축 풍력발전기의 주요 부품인 블레이드에 대해 극한 및 종단 풍속조건을 부여하여 공력해석을 수행함.
- 선행된 공력해석결과와 회전속도에 따른 원심력을 중첩하여 구조시험을 수행함.
- 본 연구의 2개 블레이드는 접선방향의 공력하중에 대하여 구조적 안전성을 확인하였고, 반경 방향은 400W의 경우 182RPM이하에서 구조적 안전성이 확인 되었고, 600W의 경우 108RPM이하에서 구조적 안전성이 확인됨.
- 이에 대하여 구조시험과 같은 조건으로 구조해석을 수행하여 취약부위 파악.
- 본 연구의 블레이드에 최적화 기법을 적용하여 허용응력 범위 안으로 블레이드의 무게는 줄이고, 회전속도를 개선하여 구조적 안전성 재확인.
◦ 경제적 성과
- 본 연구의 블레이드는 최적화 기법을 이용하여 블레이드의 무게를 낮춤으로써, 재료 절감을 통한 경제적 이득을 보임.
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 시제품 제작을 통해 생산성 부분에 고용인력이 필요할 것으로 예상이 되고, 기술지도를 통해 일자리가 필요할 것으로 예상됨.
4. 기술개발결과 활용계획
- 개발된 공력설계 및 구조설계 기술을 이용하여 효율 및 안전성이 극대화된 양 항력형 하이브리드 블레이드 제작 및 양산에 활용
- 효율 및 안전성이 극대화된 블레이드를 사용함으로써 소형풍력발전기의 최대 단점 중의 하나인 낮은 이용률을 증대시킬 수 있는 소형풍력발전시스템에 적용
- (주)KB중공업에 대한 기술지도 및 기술이전을 통한 특허출원 진행예정
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원·등록 실적
- 수직형 풍력발전기용 양항력 복합형 블레이드 및 이를 구비하는 수직형 풍력발전기[10-2013-0061744(2013.05.30)] 특허출원

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 개발결과의견서 ... 2
• 최종보고요약서 ... 3
• 제 1 장 서론 ... 5
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 6
• 제 1 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 구조시험 ... 7
• 제 2 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 구조해석 ... 19
• 제 3 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 최적화 기법을 이용한 구조 재설계 및 해석 ... 24
• 제 3 장 사업성과 ... 41
• 제 1 절 기술적 성과 ... 41
• 제 2 절 경제적 성과 ... 41
• 제 3 절 기타 성과 ... 41
• 제 4 장 결 론 ... 42
• 제 4.1 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 구조시험 ... 42
• 제 4.2 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 구조해석 ... 42
• 제 4.3 절 양∙항력형 수직축 블레이드의 최적화 기법을 이용한 구조 재설계 및 해석 ... 43
• 제 4.4 절 향후 계획 ... 44
• 끝페이지 ... 44