친환경 소재를 적용한 500W급 고효율 수평축 풍력터빈 블레이드 설계에 관한 연구
A Study on Design of 500W Class High Efficiency Horizontal Axis Wind Turbine System(HAWTS) Blade Using Natural Fiber Composites
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초록
본 연구에서 자연 섬유를 적용한 500W급 수평축 풍력 터빈 블레이드의 구조 설계 연구를 수행하였다. 기존의 유리섬유 재질 적용 블레이드와 아마 섬유 재질 적용 블레이드의 구조 설계 결과를 비교하였다. 블레이드의구조 설계는 단순 설계 및 혼합 설계 기법를 적용하여 설계를 수행하였다. 설계된 블레이드의 구조적 안전성은 상용 유한요소프로그램을 사용하여 다양한 하중에 따라 선형 정적해석, 변형 해석, 좌굴 해석을 수행하였다. 제작공법으로는 RIM를 채택 하였으며, 시제품 제작을 통해 자연섬유에 완전 침투까지 요구된 시간을 Poly-worx 프로그램 해석 결과와 제작 결과를 비교하였다. 제작된 시제품 블레이드는 변형률, 고유 진동수, 변위 시험을 수행하여 구조해석 결과와 비교하였다. 비교 결과에 따라 해석 결과와 시험 결과가 잘 일치함을 확인하였다.
Abstract
In this work, a structural design on 500W class horizontal axis wind turbine blade using natural-fibre composite is performed. The structural design result of flax composite blade is compared with the result of glass composite blade. The structural design of the wind turbine blade is carried out using the simplified methods such as the netting rule and the rule of mixture. The structural safety of the designed blade structure is investigated through the various load cases, stress, deformation and buckling analyses using the commercial FEM. The structural test of the manufactured prototype blade was performed to confirm the structural analysis results including strains, natural frequencies and deformations. According to the comparison results, it was confirmed that the analysis results are well agreed with the experimental results.
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