풍력발전기 출력성능 측정을 위한 해석 프로그램의 개발

길계환(Gil, Kye-Hwan),이응채(Lee, Eung-Chae),김효윤(Kim, Hyo-Yun),박인수(Park, In-Soo),정진화(Chung, Chin-Wha) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06

750 kW급 직접구동형 국산화 풍력발전시스템 (KBP-750D)의 하중 측정 해석

길계환(Gil, Kye-Hwan),전형원(Jun, Hyung-Won),박인수(Park, In-Soo),김영찬(Kim, Young-Chan),정진화(Chung, Chin-Wha) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

750kW급 직결형 국산화 풍력발전시스템의 기계적 보정

길계환(Gil, Kye-Hwan),최효진(Choi, Hyo-Jin),김영찬(Kim, Young-Chan),정진화(Chung, Chin-Wha),조주석(Cho, Joo-Suk) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05

포항공과대학교의 포항풍력에너지연구소(PoWER Center)가 개발에 참여했던 750 kW급 직결형 국산화 풍력발전 시스템의 상용화를 추진하기 위한 출력성능 및 하중 측정을 통한 실증연구가 대관령의 풍력실증단지에서 수행되었다. IEC 61400-13의 규격을 기준으로 수행된 하중 측정의 일환으로 스트레인 게이지의 기계적 하중에 대한 외부 하중부가에 의한 기계적 보정이 추진되었다. 기계적 보정의 수행 중 일부스트레인 게이지가 단락되는 사고가 발생하였으나 비교보정을 통하여 기계적 보정작업을 완수할 수 있었다. 본 논문에서는 외부 하중부가에 의한 기계적 하중의 보정절차를 소개하고, 수행된 기계적 보정시험 과정에 대해 상세히 설명하며 기계적 보정의 결과를 보고한다.

LIGA 공정에서의 노광시간과 X선마스크 흡광체의 두께

길계환(Kye Hwan Gil),이승섭(Seung Seob Lee ),염영일(Young Il Youm) 한국정밀공학회 1998 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.1998 No.11월

LIGA 공정에서의 노광시간과 X선마스크 흡광체의 두께

길계환(Kye-Hwan Gil),이승섭(Seung-Seob Lee),염영일(Young-Il Youm) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.2

감광체 내부에서 감쇠된 X선 에너지는 그 영역에 그대로 축적된다고 가정함으로써, LIGA X선노광 단계를 3 개의 부등식으로 모델링하였다. 그로부터 양질의 미세구조물을 얻기 위한 최소노광시간과 최대노광시간 그리고 X선마스크 흡광체의 필요두께에 관한 식이 구해졌다. 방사광의 에너지전달률 계산식이 소개되었으며, 이를 X선노광 단계에 적용하였다. 대표적 LIGA 감광체인 PMMA의 감쇠길이를 광자에너지의 멱함수로 근사시키고, 마스크흡광체에 도달하는 X선의 평균 광자에너지를 앞서 유도된 식들에 도입함으로써, 평균 광자에너지와 PMMA의 두께에 대한 최소노광시간과 최대노광시간의 추이를 예측하였으며, PMMA의 노광 가능한 최대두께에 관한 식을 구했다. 또한, 마스크흡광체에 입사하는 X선의 광자에너지와 PMMA의 두께에 대한 금 마스크흡광체 필요두께의 추이도 예측되었다. 최대노광시간은 동일 총에너지전달률 강도에 대하여 평균 광자에너지가 증가함에 따라 단조증가하며, 감광체의 두께의 함수가 아니다. 최소노광시간은 PMMA의 두께가 PMMA의 감쇠길이보다 작은 일반적인 LIGA 공정에서, 동일 총에너지전달률 강도에 대하여 평균 광자에너지가 증가함에 따라 증가하며, PMMA의 두께에 대해서는 단조증가한다. 감광체의 노광 기능한 최대두께는 평균 광자에너지에서의 감광체의 감쇠길이에 비례하며, 그 비례상수는 In(D_(dm)/D_(dv))이다. 금 마스크흡광체의 필요두께는 마스크흡광체에 입사하는 X선의 광자에너지에 대해서는 불규칙하게 증가하나, PMMA의 두께에 대해서는 완만한 증가세를 보이며, 총에너지전달률 강도 자체와는 무관하다. 유도된 여러 식의 단순성으로 인하여 노광시간, 마스크흡광체의 감쇠계수와 두께, 감광체의 감쇠계수와 두께, 그리고 방사광의 에너지전달률 강도 등의 상호연관성과 X선노광 현상에 대한 명확한 이해가 가능하였다. The LIGA X-ray exposure step was modelled into three inequalities, by assuming that the X-ray energy attenuated within a resist is deposited only in the localized range of the resist. From these inequalities, equations for the minimum and maximum exposure times required for a good quality microstructure were obtained. Also, an equation for the thickness of an X-ray mask absorber was obtained from the exposure requirement of threshold dose deposition. The calculation method of the synchrotron radiation power from a synchrotron radiation source was introduced and applied to an X-ray exposure step. A power function of photon energy, approximating the attenuation length of the representative LIGA resist, PMMA, and the mean photon energy of the X-rays incident upon an X-ray mask absorber were applied to the above mentioned equations. Consequently, the tendencies of the minimum and maximum exposure times with respect to mean photon energy and thickness of PMMA were examined and an equation for the maximally exposable thickness of PMMA was obtained. Additionally, the tendencies of the necessary thickness of a gold X-ray mask absorber with respect to thickness of PMMA and photon energy of the X-rays incident upon an X-ray mask absorber were examined. The maximum exposure time increases monotonically with increasing mean photon energy for the same total power density and is not a function of the thickness of resist. The minimum exposure time increases with increasing mean photon energy for the same total power density in the case of the general LIGA process, where the thickness of PMMA is thinner than the attenuation length of PMMA. Additionally, the minimum exposure time increases monotonically with increasing thickness of PMMA. The maximally exposable thickness of resist is proportional to the attenuation length of the resist at the mean photon energy, with its proportional constant of In (D_(dm)/D_(dv)). The necessary thickness of a gold X-ray mask absorber increases irregularly with increasing photon energy of the X-rays incident upon an X-ray mask absorber due to absorption edges of gold, increases smoothly with increasing PMMA thickness ratio, and is independent of the total power density itself. The simplicity of the derived equations has made clearly understandable the X-ray exposure phenomenon and the correlation among the exposure times, the attenuation coefficient and the thickness of an X-ray mask absorber, the attenuation coefficient and the thickness of the resist, and the synchrotron radiation power density.

풍력발전기 하중 측정을 위한 해석 프로그램의 개발

길계환(Gil, Kye-Hwan),전형원(Jun, Hyung-Won),윤영덕(Yun, Young-Duck),김희섭(Kim, Hee-Seob),정진화(Chung, Chin-Wha),한경섭(Han, Kyung-Seop) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.11

포항공과대학교의 포항풍력에너지연구센터(PoWER Center)가 개발에 참여했던 750 kW급 직접구동형 국산화 풍력발전 시스템(KBP-750D)은 그 개발이 완료 단계에 이르러 설치를 준비하고 있으며 현재 KBP-750D의 상용화를 추진하기 위한 출력성능 및 하중 측정을 통한 실증연구가 진행되고 있다. IEC 61400-13의 규격을 기준으로 수행되는 하중 측정은 수개월간 지속되는 측정을 통한 방대한 하중 데이터 수집 과정과 데이터 검증, 데이터 분류, 시계열 해석, 하중 통계 해석, 주파수 분석, 하중 스펙트럼 해석과 등가하중 해석의 측정 데이터 처리 과정으로 구성된다. 본 연구에서는 하중 측정 데이터를 처리 해석함에 있어서 성력화를 도모하고 정확하면서도 객관적인 성능평가 자료를 확보하기 위하여, 하중 측정에 대한 전용 해석 프로그램의 개발을 추진하였다. 본 논문에서는 하중 측정 데이터에 대한 처리 및 해석 과정을 소개하고 해석 프로그램의 개발 과정 및 수행 결과를 보고한다.

터널 단면적 변화를 고려한 각부보강 영향성 평가

이길용(Gil-Yong Lee),오현문(Hyeon-Mun Oh),조계환(Kye-Hwan Cho),오정호(Jeong-Ho Oh),김종주(Jong-Ju Kim),김용성(Yong-Seong Kim) 한국지반신소재학회 2018 한국지반신소재학회 논문집 Vol.17 No.1

단층 등 취약지반 조건에서의 터널굴착 시 터널천단 및 측벽변위의 억제를 목적으로 하는 각부보강공이 일반적으로 적용되고 있으며, 터널 단면증가 변화율에 따른 각부보강공 설치각도 및 길이를 고려한 지보안전성 확인을 위한 주요 인자로서 내공변위 · 천단침하 · 각부침하 · 각부축력 등의 여러 응력변위 특성 변수들이 있다. 이러한 굴착중 안전성확인을 위한 변수들에 대한 검토 결과, 우각부 침하영향성이 단면증가율 보다 더 큰 변위경향을 보이는 가장 중요한 중점관리 지배요소로 분석되었으며, 터널단면 증가변화율에 대한 각 보강공 길이별 축력의 변화관점에서는 큰 연관성을 보여주지 못하는 터널단면 증가율 대비 작은 증가율을 나타냈다. 또한, 각부 보강공 축력의 발생경향은 터널 단면증가율보다 보강공 마찰지지 개념 메커니즘에 따른 거동 영향성을 보여주는 것으로 분석되었다. 본 연구결과, 일정한 길이의 각부 보강공이 선정될 경우 지반불량 구간에서의 터널 단면이 다소 대단면화하여도 무리하게 각부보강공의 길이를 연장시키지 않는 것이 시공성 및 경제성을 고려한 보다 더 합리적인 방법으로 판단된다. In case of excavation of the tunnel under weak ground conditions, such as fault zone, leg pile reinforcement with the purpose of suppressing tunnel crown settlement and side wall displacement is commonly applied. There are convergence, crown settlement, leg settlement, and the axial force of leg as a main factor for confirming the safety of support considering the installation angle and length of leg pile reinforcement according to the increase in rate of change of tunnel cross-section. In particular, the influence of right corner settlement, among variables for safety confirmation during excavation, has been analyzed as the dominant factor in the most important priority management showing larger displacement tendency than the increase in rate of the cross-section. And, it was analyzed that the occurrence tendency of axial force on leg pile reinforcement showed the influence of behavior according to the friction support concept mechanism of the pile reinforcement rather than the increase in rate of tunnel cross-section, as it showed a small increase compared to the increase rate of the tunnel cross-section which did not show a great correlation from the viewpoint of the change of the axial force by the length of each leg pile reinforcement with regards to the change in rate of increase in tunnel cross-section. If a certain length of the leg pile reinforcement is selected based on the above grounds, even if the cross-section of the tunnel in poor ground condition is somewhat larger, it has been proved to be a more reasonable method considering the workability and economical efficiency by not extending the length of the leg pile reinforcement by force.

Use of the BINP HLS to Measure Vertical Changes in the Locations of the Building and Ground at the PAL-XFEL

Hyo-Jin Choi,Kwang-Won Seo,Kye-Hwan Gil,Seung-Hwan Kim,Heung-Sik Kang 한국물리학회 2016 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.69 No.6

The Pohang Accelerator Laboratory’s X-ray free-electron laser (PAL-XFEL), a 4th generation light source, is currently being installed and will be completed by December 2015 so that users can be supported beginning in 2016. The PAL-XFEL equipment must continuously maintain the bunch-tobunch beam parameters (60 Hz, Energy: 10 GeV, Charge: 200 pC, Bunch Length: 60 fs, Emittance X/Y: 0.481/0.256 mm rad) in order to supply stable photons with the energy and flux appropriate for tests by beamline users. To this end, the PAL-XFEL equipment has to be kept precisely aligned (Linear Accelerator: +/− 100 μm, Undulator: +/− 50 μm). As a part of the process for installing the PAL-XFEL, a GPS-using surface geodetic network is being constructed for precise equipment measurement and alignment, and the installation of a tunnel measurement network inside the buildings is in the preparation stage; additionally, the fiducialization of major equipment is underway. After the PAL-XFEL equipment is optimized and aligned, if the ground and the buildings go through vertical changes during operation, misalignment (and tilt) of the equipment, including various magnets and RF structures, will cause errors in the electron beam’s trajectory, which will lead to changes to the beam parameters. For continuous and systemic measurement of vertical changes in the buildings and monitoring of ground sinking and uplifting, the Budker Institute of Nuclear Physics (BINP) Ultrasonic-type Hydrostatic Levelling System (HLS) is to be installed and operated in all sections of the PAL-XFEL for the linear accelerator, the insertion device (undulator) and the beamline. This study will introduce the operation principle, design concept, and advantages (self-calibration) of the HLS and will outline its installation plan and operation plan.

KBP-750D의 출력 성능 및 하중 측정을 위한 계측장치의 구성

전형원(Jun, Hyung-Won),길계환(Gil, Kye-Hwan),박인수(Park, In-Soo),김영찬(Kim, Young-Chan),정진화(Chung, Chin-Wha) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06

포항공과대학교의 포항풍력에너지연구소(PoWER Center)가 개발에 참여했던 750kW급 직접구동형 국산화 풍력발전시스템(KBP-750D)은 그 개발이 완료되어 2005년 말경 대관령의 풍력실증단지에 설치되었고 현재는 시험운전이 수행되고 있다. KBP-750D의 상용화를 위하여 출력성능 및 하중측정을 통한 실증연구가 진행되고 있으며, 현재는 KBP-750D에 대한 출력성능 및 하중 측정을 수행하기 위하여 계측장치가 설치되어 시험 측정이 진행되고 있다. 본 발표에서는 풍력발전시스템에 설치된 계측장치의 구성 및 설치 결과를 상세히 보고한다.

2MW 풍력발전 시뮬레이터 시스템

최효진(Choi, Hyo-jin),길계환(Gil, Kye-hwan),김영찬(Kim, Yung-chan),정진화(Chun, Chin-wha) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06

풍력을 이용한 풍력발전기의 효율적 전력변환 시스템을 연구개발하기 위해서는 바람의 특성을 실내에서 정확히 구현할 수 있는 모의시험장치인 시뮬레이터가 요구된다. 모의시험장치는 바람을 받아 회전하는 블레이드 대신 풍속 값을 입력하여 전동기가 발전기에 토오크(torque)를 공급하게 된다. 모의시험장치를 설계하고 구현에 있어서 중요한 요소는 블라인드의 관성시정수와 축소모델인 5.83kW 모델 발전기 설계제작 그리고 고효율의 전력변환장치 설계 및 인버터 특성 알고리즘 구현이다. 본 논문은 2MW Gearless형 풍력발전기 KBP-2000M을 400:1 축소하여 제작한 모의실험장치에 최고의 출력 파워를 얻도록 Pitch Control 알고리즘을 적용한 측정 결과를 소개한다.