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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김철호
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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본 연구에서는 10kW급 횡류형 수직축 풍력터빈을 적용한 풍력발전시스템의 성능을 예측하기 위한 수치해석 연구를 진행하였다. 본 연구를 위한 기본 모델은 1, 2차 가이드베인과 풍력터빈으로 이루어져 있으며 1차 가이드베인은 벤츄리 튜브의 역할을 하여 바람을 모아주는 동시에 속도가 가속이 되며, 2차 가이드베인은 바람의 속도를 높여주는 동시에 바람의 방향을 바꿔주는 역할을 한다. 풍력터빈은 2차 가이드베인에서 나온 바람을 받아서 돌아가는 항력식 풍력터빈으로 전방과 후방의 압력 차이가 클수록 풍력터빈에서 생산되는 동력이 커진다. 그에 따라 풍력터빈의 블레이드 수와 블레이드의 각도, 풍력터빈의 회전수를 변수조건으로 두어 총 36가지의 모델의 수치해석 연구를 진행하였다. 이를 통하여 풍력터빈에서 발생되는 토크를 이용하여 최종 10kW급 횡류형 수직축 풍력터빈을 적용한 풍력발전시스템의 성능을 예측하였다.
본 연구의 수치해석 결과 블레이드 수량 8개, 블레이드 각도 0°, 60rpm에서 최대 18.4kW의 동력이 생산됨을 확인할 수 있었으며, 동력전달효율, 전기에너지 변환 효율 등을 고려하게 되면 12kW가 생산됨을 확인할 수 있었는데, 블레이드의 수가 많아질수록, 각도가 커질수록 동력이 낮아짐을 확인할 수 있었다. 이는 1차, 2차 가이드베인과 풍력터빈의 컴포넌트 매칭이 일치하지 않아서 발생하는 현상으로 판단된다.
본 연구를 통해 얻어진 결과는 소형풍력발전시스템의 설계와 성능평가의 기초 자료로 많은 활용이 될 것으로 기대되며, 후속 실증 연구를 통한 개발이 진행되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구의 수치해석 결과 블레이드 수량 8개, 블레이드 각도 0°, 60rpm에서 최대 18.4kW의 동력이 생산됨을 확인할 수 있었으며, 동력전달효율, 전기에너지 변환 효율 등을 고려하게 되면 12kW가 생산됨을 확인할 수 있었는데, 블레이드의 수가 많아질수록, 각도가 커질수록 동력이 낮아짐을 확인할 수 있었다. 이는 1차, 2차 가이드베인과 풍력터빈의 컴포넌트 매칭이 일치하지 않아서 발생하는 현상으로 판단된다.
본 연구를 통해 얻어진 결과는 소형풍력발전시스템의 설계와 성능평가의 기초 자료로 많은 활용이 될 것으로 기대되며, 후속 실증 연구를 통한 개발이 진행되어야 할 것으로 판단된다.
목차
I. 서 론 11. 연구의 배경 및 목적 1II. 횡류형 수직축 풍력발전시스템의 설계 이론 41. 풍력발전시스템의 구조 및 원리 소개 42. 풍력발전시스템의 가용에너지 분석 53. 풍력발전시스템 터빈 블레이드의 설계이론 74. 풍력발전시스템 터빈의 회전수 선정 이론 12III. 횡류형 수직축 풍력발전시스템의 성능분석을 위한 수치해석 조건 141. 풍력발전시스템의 수치해석 연구를 위한 모델 결정 142. 풍력발전시스템의 수치해석 이론 163. 풍력발전시스템의 수치해석 연구를 위한 경계 및 초기 조건 18IV. 횡류형 수직축 풍력발전시스템의 성능해석 결과 및 분석 191. 풍력발전시스템의 수치해석 결과 분석 192. 풍력발전시스템의 수치해석 성능 분석 37V. 결 론 39참고문헌 41영문초록(Abstract) 42
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