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.

한지 내절 강도 시험의 측정조건 제안

김명남,김지원,손하늘,정선화 한국문화재보존과학회 2021 보존과학회지 Vol.37 No.6

본 연구는 수초지의 한지에 있어서도 다양한 평량에 맞는 기본적인 내절도 측정조건이 요구됨에 따라 내절도 범위 부합과 측정시간 단축을 목적으로 하였다. 연구대상으로 평량 17 g/m2, 30 g/m2, 45 g/m2에 해당하는 외발초지 6종과 쌍발초지 6종, 평량 75 g/m2 복사지 1종 등 총 13종을 선정하고 발촉방향(LD), 발끈방향(CD)으로 각 24매씩 준비하였다. 연구방법으로 종 이-내절 강도 시험에 따라 4연식 MIT 내절도 측정기를 이용하여 하중별(14.72 N, 9.81 N, 4.91 N) 내절도 실험과 시편폭별(15 mm, 10 mm, 5 mm) 내절도 실험을 순차 수행하였다. 연구결과, 평량 17 g/m2∼45 g/m2 범위의 한지에 대하여 하중 4.91 N 조건과 시편폭 15 mm, 10 mm 조건이 내절도 기준범위인 10∼10000회에 부합하였으며, 특히 시편폭 10 mm에 하중 4.91 N 조건이 내절도의 범위 축소와 측정시간 단축이 가능하였다. 또한, 평균값 기준 하중별 내절도 추세선과 시편폭별 내절도 추세선의 감소기울기를 통해 하중 범위, 시편폭 범위 내의 내절도 예측이 가 능해졌다. 하중 4.91 N, 시편폭 15 mm 조건에서도 비교군의 내절도가 35∼17723회로 기준범위 10∼10000회를 크게 상회하므로 내절도 기준범위 부합과 측정시간 단축을 고려하여 하중 4.91 N, 시편폭 10 mm의 내절도 측정조건을 제안한다. This study aims to optimize the measurement conditions of handmade Hanji paper to reduce the time required for measurement while meeting folding endurance standards, for various basis weights. Thirteen types were selected, including 12 types of Hanji with grammages of 17 g/m2, 30 g/m2, and 45 g/m2, and one type of 75 g/m2 copy paper, and 24 sheets were prepared in the laid and chain directions. Subsequently, folding endurance experiments at different load (14.72 N, 9.81 N, 4.91 N) and specimen width conditions (15 mm, 10 mm, 5 mm) were performed, using a 4-MIT folding endurance tester. The results showed that, for specimen widths of 15 mm and 10 mm under a load of 4.91 N, the folding endurance falls within the reference range (10∼10000 times). In particular, reduced folding endurance range and measurement time were observed at a width of 10 mm under a load of 4.91 N. Moreover, the endurance trend lines based on the average values of load and specimen width ranges enabled the prediction of the folding endurance within those ranges, according to the decreasing slope. Furthermore, for a specimen width of 15 mm under a load of 4.91 N, the folding endurance in the comparison group (35 to 17723 times) significantly exceeds the upper limit of the reference range (10∼10000 times). Therefore, the measurement conditions of 4.91 N with a specimen width of 10 mm are proposed.

변형률 게이지 측정원리를 이용한 충격 하중 센서의 개발 및 암석의 동적 압열 인장 실험에 적용

민경조,오세욱,전석원,조상호,Min, Gyeong-jo,Oh, Se-wook,Wicaksana, Yudhidya,Jeon, Seok-won,Cho, Sang-ho 대한화약발파공학회 2017 화약발파 Vol.35 No.3

In order to obtain the dynamic response behavior of the rock subjected to blasting loading, a shock-proof high sensitivity impact sensor which can measure high frequency dynamic force and strain events should be adopted. Because the impact sensors which uses quartz and piezoelectric element are costly, generally the strain measurement-based impact (SMI) sensors are applied to high speed loading devices. In this study, dynamic Brazilian tension tests of granitic rocks was conducted using the Nonex Rock Cracker (NRC) reaction driven-high speed loading device which adopts SMI sensors. The dynamic response of the granite specimens were monitored and the intermediate strain rate dependency of Brazilian tensile strengths was discussed. 발파 하중에 대한 암석의 동적 응답 특성을 획득하기 위해서는, 내충격 고감도의 충격하중센서가 필요하다. 이러한 충격 하중 센서는 석영(quartz) 하중셀, 압전소자(piezoelectric element), 변형률 게이지를 적용하여 제작되고 있으나, 석영 및 압전소자의 경우 고가이기 때문에, 충격하중가압시험과 같이 압력 센서의 손상이 빈번한 경우에는 제약이 따르게 된다. 본 연구에서는 원통형 압축셀에 변형률 게이지 측정원리를 적용한 내충격 고감도 하중센서를 개발하였다. 개발된 하중 센서는 Nonex Rock Cracker (NRC) 구동 고속충격 하중 장치를 이용한 화강암 동적 압열 인장 실험에 적용하여 동적하중이력의 측정에 적용되었다. 그 결과, NRC 구동 고속충격하중장치는 암석 강도의 중간 변형률 속도 의존성 연구에 적용 가능한 것으로 파악되었다.

인장력 측정용 턴버클의 극한강도 및 설계방법

이수헌,신경재,이희두,Lee, Swoo Heon,Shin, Kyung Jae,Lee, Hee Du 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.25 No.1

인장구조물의 하중을 지지하는 인장재 사이에서 한쪽은 왼나사, 다른 쪽은 오른나사로 구성되어 장력을 조절하는 장치가 턴버클이다. 인장재의 종류 및 연결 형태에 따라 다양한 종류가 존재하지만, 보편적으로 사용되는 기존의 턴버클은 장력을 측정할 수 없는 단점을 지니고 있다. 이에 장력조절의 기능과 함께 장력측정도 가능한 측정용 턴버클을 개발하였다. 본 논문에서는 기 개발된 측정용 턴버클의 비선형해석을 통한 극한강도와 측정 신뢰성을 확인하고자 한다. 기 개발된 100kN, 200kN, 300kN급 측정한계하중을 가지는 턴버클의 극한강도를 살펴보면, 측정한계하중의 5배 이상의 극한강도를 나타내었다. 추가로 300kN 이상의 고장력을 측정하기 위한 턴버클 개발을 위하여 검토한 결과 턴버클의 경사부가 휨과 인장에 저항하기 때문에 크기가 거대해지는 경향이 나타났다. 이에 300kN급 턴버클을 병렬연결하여 설치를 하면 600kN까지 측정할 수 있을 것이라는 발상에서 병렬연결장치를 구상하여 실험을 실시하였고, 그 가능성을 실험결과로부터 확인할 수 있었다. 또한 실험적인 인장구조물을 설치하여 개발된 턴버클이 외기에 노출되었을 시에 초기 하중의 변화 및 부식의 정도를 살펴보았다. A turn-buckle is capable of adjusting the tensile force by left-hand threads and right-hand threads between tension members. There are different types of turn-buckles according to tension member and connection form but the practical and existing turn-buckles are incapable of measuring the tensile force. A turn-buckle for adjusting and measuring tensile force has therefore been developed. This study shows the ultimate strength and reliability for measurement of the new turn-buckles through finite element analysis of the developed ones. From analytic results of the new turn-buckles which have the measurement limit loads of 100kN, 200kN and 300kN, the ultimate strength is approximately five times stronger than the measurement limit capacity. Additionally, a review of the new turn-buckle, which has the measurement limit load of over 300kN, shows that there is a tendency for the size of turn-buckle to become larger. So the connection devices were designed and the loading test was conducted from the concept that the parallel connection of turn-buckle with 300kN capacity can measure the tensile force of 600kN. The results of parallel loading test show the sufficient possibility. Furthermore, the mock-up test was constructed to investigate the release of initial load and corrosion when the new turn-buckle is installed at the outdoor and exposed to rain and atmosphere.

온실의 구조설계용 작물하중 산정

나욱호(Wook-Ho Na),이종원(Jong-Won Lee),라쉬드아드난(Adnan Rasheed),곽철순(Cheul-Soon Kwak),이시영(Si-Young Lee),윤용철(Yong-Cheol Yoon),이현우(Hyun-Woo Lee) (사)한국생물환경조절학회 2017 시설원예‧식물공장 Vol.26 No.4

본 연구에서는 온실의 구조설계용 작물하중을 산정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 각국의 온실구조설계용 작물하중 기준들을 비교분석하고 여러 가지 온실작물들에 대하여 작물하중을 직접 측정하고 분석하였다. 설계 작물하중에 대한 각국의 기준들을 비교분석한 결과 나라들 마다 서로 많은 차이를 보여주고 있으며, 우리나라 기준들은 외국의 기준들을 그대로 인용하고 있는 것으로 나타나 우리나라 실정에 맞는 작물하중 기준이 제시될 필요가 있다고 판단된다. 최대 주당 작물하중이 토마토는 두 가지 온실에서 각각 3.3kgf·plant<SUP>-1</SUP>와 3.9kgf·plant<SUP>-1</SUP>로 나타났고, 오이는 0.75kgf·plant<SUP>-1</SUP>, 가지는 1.9kgf·plant<SUP>-1</SUP>, 딸기는 재배베드를 포함하여 2.1kgf·plant<SUP>-1</SUP> 으로 나타났다. 단위면적당 작물하중은 토마토가 평균 8.5kgf·m<SUP>-2</SUP>으로 나타났고, 오이와 가지는 각각 2.1kgf·m<SUP>-2</SUP>과 2.4kgf·m<SUP>-2</SUP>으로 토마토의 하중보다 훨씬 낮게 나타났다. 우리나라 온실설계기준에 제시된 작물하중은 토마토와 오이의 경우 15kgf·m-2으로 본 연구에서 측정된 값보다 훨씬 높았다. 우리나라의 설계기준이 네덜란드의 기준을 그대로 인용한 것으로 판단되기 때문에 이러한 차이를 고려하여 우리나라의 작물하중 설계기준에 대한 재검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 딸기의 작물하중은 행잉베드를 포함한 중량이 21.0kgf·m<SUP>-2</SUP>로 네덜란드의 설계기준인 30kgf·m<SUP>-2</SUP>보다 훨씬 작았다. This study was conducted to provide basic data needed to calculate the crop loads for the greenhouse design. Four countries’ crop loads for greenhouse structures were compared and the crop loads were measured directly and analyzed for various greenhouse crops, including tomato, strawberry, cucumber, and eggplant. According to the analysis results of four country’s standards for the design crop loads, it was judged that the new design crop loads suit for greenhouse crops in our country should be suggested because our standards just used the design crop loads of other countries. The maximum crop loads per plant of tomato, cucumber, eggplant, and strawberry were 3.9, 0.75, 1.9 and 2.1 kgf·plant<SUP>-1</SUP>, respectively. The crop load per unit area of tomato was 8.5 kgf·m<SUP>-2</SUP>, which was much greater than the cucumber and eggplant’s crop load of 2.1 and 2.4 kgf·m<SUP>-2</SUP> respectively. The crop loads of tomato and cucumber, suggested by the greenhouse structure design standard of Korea, is 15 kgf·m<SUP>-2</SUP>, which is far greater than the values suggested by this research. It was judged that this was because our standard just used the Dutch standard, our crop load standard should be reviewed considering this difference. The crop load of strawberry, including the growing bed, was 21.0 kgf·m<SUP>-2</SUP>, which was much greater than the crop load in the Dutch standard.

BWIM 시스템을 이용한 고속도로 교량 차량하중 모형 개발

박민석(Park Min-Seok),조병완(Jo Byung-Wan),배두병(Bae Doo-Byong) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.1A

교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며 향후 유지 관리 측면에서도 매우 중요하다. 일반적으로 교량에서 차량에 의한 하중효과는 주로 활하중(충격하중 포함) 및 피로하중으로 나타나는데 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량 상을 주행하는 중 차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서 주행 중인 차량을 정지시키지 않고 중량을 계측할 수 있는 시스템(Bridge Weigh-In-Motion, BWIM)의 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 기능을 갖는 BWIM시스템을 개발하고 이를 고속도로 교량에 적용하여 차량정보를 수집한 후 교량 설계를 위한 활하중 및 피로하중의 정형화를 수행하였다. 본 연구의 목적은 주행 중인 차량의 중량을 산정하는 BWIM시스템을 개발하여 시험 교량에 설치 한 후 교량거동의 계측을 통하여 최종적으로 고속도로 교통량 특성을 반영하는 활하중의 정형화 및 합리적인 피로하중산정 방안을 도출하는데 있다. In design of bridges, estimation of actions and loadings is very important for the safety and maintenance of bridges. In general, effect of traffic loading on the bridge can be modeled as live load (including impact load) and fatigue load. For estimation of traffic loading, it is important to get reliable and comprehensive truck statistical data such as the traffic and weight information. To get statistical data, Bridge Weigh-In-Motion (BWlM), which measures the truck weights without stopping the traffic, is need to be developed. In this study, BWIM system with various functions is developed first. Then this system is used to get comprehensive truck data. Traffic loadings including fatigue and live loading are formulated from the truck data acquired from the bridges. Objectives of this study are to develop the BWIM system, to apply the system in test bridge in Highway, and to formulate the live and fatigue loading for bridge design.

용량별 인장력 측정용 턴버클의 해석 및 실험

신경재,이수헌,이희두,Shin, Kyung-Jae,Lee, Swoo-Heon,Lee, Hee-Du 한국강구조학회 2011 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.23 No.6

인장구조 시스템에서 구조물의 하중을 지지하는 인장재 사이에 삽입되어 인장력을 조절하는 장치가 턴버클이다. 인장재가 인장구조에서 중요한 부재임에도 불구하고, 현재 인장재에 발생하는 인장력을 경제적이고 간단하게 측정하기 위한 방법이 제안되지 못하였다. 그리하여 인장구조시스템에 작용하는 인장력을 측정하기 위하여 인장력 측정장치를 개발하였다. 본 논문에서는 이론해석과 유한요소해석을 바탕으로 100kN, 200kN, 300kN급 측정한계하중을 가지는 턴버클을 실험하였다. 그 결과 이론적 해석, 유한요소해석, 실험결과는 대체로 일치하는 것으로 나타났다. 또한 유한요소해석에 의한 측정용 턴버클의 극한강도를 조사해보면, 측정한계하중의 5배 이상의 과하중에서도 충분한 안전성을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다. A turn buckle inserted between tension members that sustain the structural loads in a suspension structure system is a device that is capable of adjusting the tensile force. The tension member is an important element of a tension structure, but no simple and economical method of measuring a tensile force applied to members has been proposed yet. Thus, a turn buckle for measuring the tensile force in a tension member was developed in this study. The turn buckles of the measurement limit loads of 100kN, 200kN, and 300kN were tested through a theoretical analysis and a finite element analysis. There was no significant difference in the results of the theoretical analysis, FEA, and the test. In addition, the ultimate strength of the turn buckle using FEA showed that a new turn buckle is sufficiently safe to use even when there is a five-times overload in the measurement limit load.

도로교 안전관리 모니터링 시스템의 입력하중 측정을 위한 FBG 기반 하중 측정시스템 개발에 관한 연구

이규완,한종욱,김철영,박영석 대한토목학회 2019 대한토목학회논문집 Vol.39 No.4

A long-term bridge monitoring system has been introduced and is under operation for long-term safety management of the structure. However, it is difficult to assess the condition of the quantitative structural system as it only measures responses and does not measureinput loads. To overcome these shortcomings, FBG (Fiber Bragg Grating)-based input load measurement sensors were developed in this paper for measuring highway bridge input loads and their validity was verified through laboratory tests. 구조물의 장기적인 안전관리를 위하여 교량 장기계측시스템이 도입되어 운영 중에 있다. 그러나 일반적인 교량 장기계측시스템은 응답만 측정하고 입력하중은 측정하지 못하고 있기 때문에, 추세분석에 의한 관리기준 상회여부만을 판단하고 있어 정량적인 구조계의 상태평가가 어려운 실정이다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 논문에서는 도로교 입력하중 측정을 위한 FBG 기반 입력하중 측정센서를 개발하였으며, 실내실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

하중 가변형 전동 프레스를 이용한 차량용 클러치 디스크 쿠션 변위량 측정 장치 개발

박승규(Seung-Gyu Park),최해운(Hae-Woon Choi) 한국기계가공학회 2016 한국기계가공학회지 Vol.15 No.6

Vehicle clutch measurement for disc cushion variation was developed for the production of high quality Dual clutch transmissions. The developed device is composed of load cells for load measurement and LVDT for measuring the distance variation measurement in cushion variation. The servo motor–driven electric press for flexible loads that was developed was controlled by a PC-based HMI system, LabVIEW, and the device was able to continuously record real time measurement data with the accuracies of ±0.1 kgf load and ±5 μm cushion amount, which is far above the requirements of commercial vehicle standards.

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.