소형 풍력 타워의 경량화 해석

Weight reduction analysis of a small wind turbine tower

이재호* ․김석현†

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Jaeho Lee and Seockhyun Kim Key Words : Small wind turbine tower(소형풍력타워), Weight reduction(경량화), Guy cable (가이 케이블)

중/대형 풍력발전기의 경우 지반에 고정된 타워 구조를 사용하지만, 소형 풍력발전기에서는 가이 케이블

로 타워를 지지하는 구조를 자주 사용한다. 가이 케이블 지지형 풍력 타워는 지반 고정형 타워보다 훨씬 가

볍고, 설치가 쉽고 제작비 또한 저렴하다. 그러나 경량화된 가이 케이블 지지형 풍력 타워의 상용화를 위해

서는 구조 안전성 검증이 필요하다. 풍력 타워는 발전기 중량의 정하중과 날개에 작용하는 추진력, 날개의

회전 불평형력 등 동하중을 받는다. 특히 날개 회전수의 조화 성분은 가진주파수로서 풍력 타워의 고유진동

수에 접근할 때 공진을 일으킬 수 있다. 경량화된 타워의 고유진동수가 운전속도 범위, 특히 정격속도 부근

에서 공진되지 않아야 한다. 또 발전기 중량과 가이 케이블 장력의 수직 성분에 의한 타워 좌굴도 방지해야

한다. 본 연구에서는 현재 사용중인 지반 고정형 10kW 풍력발전기의 타워를 가이 케이블 지지형으로 변경

하기 위한 경량화 해석을 수행한다. 타워의 제원을 고려하고 가이 케이블의 설치 각도를 조정해서 풍력 타

워의 고유진동수가 정격운전 속도 부근에 오지 않도록 하고, 타워의 좌굴도 방지하는 경량화 해석을 수행한

다.

Fig. 1 Guy cable windturbine tower Fig. 2 Campbell diagram

후기

이 연구는 2020년도 정부(산업통상자원부)의 재원으로 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행된 연구

임(20204030200010, 풍력발전 시스템엔지니어링 핵심기술 고급트랙)

† 교신저자;정회원, 강원대학교 메카트로닉스 전공E-mail : seock@kangwon.ac.kr

* 강원대학교 대학원 메카트로닉스전공

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한국소음진동공학회 2020년도 춘계 학술대회 초록집