NREL 5MW 풍력발전 터빈 모델을 이용한 지지구조 설계용 하중 산정

Abstract

풍력 터빈은 전력생산과 관련된 RNA(Rotor-Nacelle Assembly) 부분와 이러한 발전시설을 지지하기 위한 타워 및 기초 등의 지지구조물로 나눌 수 있다. 지지구조물의 설계를 위해서는 전체 풍력 터빈 시스템에 대한 해석이 필요하나 이러한 해석을 위해서는 블레이드와 발전기 제어의 상세 제원이 필요하며, 대부분 이러한 제원이 공개되어 있지 않아 지지구조물만 별도로 설계하는 경우 어려움이 존재한다. 이 연구에서는 NREL 5MW 터빈 모델을 이용하여 간략식에 의하여 지지구조물 설계에 필요한 최대설계하중을 산정하고자 하였고, 그 결과를 익요소 모멘트 이론(Blade Element Momentum Theory)에 의한 값과 비교하였다. 또한 블레이드에 의하여 생성되는 풍하중과 타워에서 받는 풍하중, 그리고 파랑하중 등을 비교하여 설계에 있어 가장 중요하게 고려해야하는 하중을 제시하였다.블레이드와 발전기 제어의 상세 제원이 필요하며, 대부분 이러한 제원이 공개되어 있지 않아 지지구조물만 별도로 설계하는 경우 어려움이 존재한다. 이 연구에서는 NREL 5MW 터빈 모델을 이용하여 간략식에 의하여 지지구조물 설계에 필요한 최대설계하중을 산정하고자 하였고, 그 결과를 익요소 모멘트 이론(Blade Element Momentum Theory)에 의한 값과 비교하였다. 또한 블레이드에 의하여 생성되는 풍하중과 타워에서 받는 풍하중, 그리고 파랑하중 등을 비교하여 설계에 있어 가장 중요하게 고려해야하는 하중을 제시하였다.