금오공과대학교 기계공학과 기계공학응용실험 풍력발전실험 결과보고서

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2021.01.03
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"금오공과대학교 기계공학과 기계공학응용실험 풍력발전실험 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험장비
2. 결과정리
3. 주속비와 파워계수와의 관계
4. 풍력발전기 회전익(블레이드)과 파워계수(효율)와의 관계
5. 실험을 통한 솔리디티와 주속비와의 관계
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험장비

① 풍력발전기 날개
풍력발전기로 이번실험에서는 블레이드 개수를 4개, 3개, 2개로 바꾸어가며 실험하였다.

② 선풍기
풍력발전기에 인공적으로 풍속을 주기 위해 사용한 선풍기이며 이번 실험에서는 강풍, 중풍, 약풍으로 바꾸어가며 실험 하였다.

③ 풍력발전 실험 검출기
풍력발전 실험 검출기로 왼쪽부터 차례로 전압과 전류를 나타낸다.

④ 풍속계
회전형 풍속계:풍배(風杯)나 프로펠러가 바람에 의해서 회전할 때 회전속도가 풍속에 비례하는 것을 이용하여 풍속을 측정한다.

⑤ RPM측정기
회전속도를 구하기 위한 rpm측정기로 이번실험에서는 풍력발전기 블레이드의 회전속도를 구하기 위해 사용하였다.

<중 략>

4. 풍력발전기 회전익(블레이드)과 파워계수(효율)와의 관계

위의 실험 결과를 이용하여 블레이드 개수와 파워계수의 관계를 살펴보면 강풍, 중풍, 약풍에서의 파워계수가 블레이드가 4개일 때 가장 큰 것을 볼 수 있다. 따라서 블레이드 개수가 4개일 때가 효율이 가장 높다. 그러나 블레이드 개수가 늘어나면 설치비용과 저항력이 커지기 때문에 적절한 블레이드 개수를 선택하는 것이 중요하다. 또한 실제 대형풍력발전기의 경우 날개개수가 증가하면 무게가 증가하기 때문에 효율이 급격하게 떨어진다. 따라서 현재는 효율과 안정성을 고려하여 날개개수가 3개인 풍력발전기가 많다.

5. 실험을 통한 솔리디티와 주속비와의 관계

솔리디티 구하는 공식 (, )
솔리디티란 풍력터빈의 수풍면적에 대한 로터 블레이드의 전 투영면적의 비이다. 투영면적은 풍력터빈 회전축에 수직인 면의 투영을 의미한다. 그러므로 블레이드 수가 많을수록 블레이드의 전 투영면적이 커 같은 주속비에서 솔리디티가 크다. 위의 실험결과를 보면 주속비가 비슷한 경우 블레이드개수가 많을수록 솔리디티가 큰 것을 확인할 수 있다.
솔리디티와 주속비는 반비례하는 관계가 있다. 위의 실험 결과를 보면 주속비가 커질수록 솔리디티가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 블레이드 2개일 때 약풍에서 주속비가 0인 이유는 Cut-in 기능에 의해 효율이 낮은 속도에서는 작동하지 않기 때문이다.

참고 자료

김석권, 풍력발전 기술자료와 신재생 에너지의 사례집, 신기술, 2009., pp. 91~93.
황병선, 최신 풍력터빈의 이해, 아진, 2010., pp. 62~65
박노길 외 3명 공저, 풍력발전기의 이론과 실제, 홍릉과학출판사, 2010., pp. 228~230.
정회갑, 풍력 발전 시스템 : 풍력 터빈 출력 성능 시험, http://slidesplayer.org/slide/11152565/, 2016. 1. 28.
두산백과, 풍속계, 2017. 05. 22.
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