종합설계과제(캡스톤디자인) 포스터 및 보고서 통합본 - 부채식 풍력발전기

1. 서론

지속 가능한 에너지원으로서 풍력발전의 중요성이 커지고 있으며, 다양한 형태의 풍력발전기가 개발되고 있다. 기존의 수직축이나 수평축 방식 풍력발전기의 효율 및 설치 제약 등의 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 독창적인 부채식 풍력발전기를 설계 제작하고 성능을 평가했다. 부채식 풍력발전기는 회전축 대신 부채꼴 형태의 날개를 이용하여 바람 에너지를 전기에너지로 변환하는 새로운 방식이다. 이를 통해 기존 풍력발전기의 단점을 극복하고 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대했다.

부채식 풍력발전기의 설계는 날개의 형상, 크기, 재질, 그리고 발전기의 종류와 제어 시스템 등을 포함하는 복합적인 과정이었다. 날개의 기구학적 해석을 통해 각 날개의 움직임과 발전기의 회전 운동 사이의 관계를 정확히 모델링하고, 각도 변화에 따른 토크와 회전 속도를 계산했다. 여기에는 다양한 각도와 바람 속도에 대한 시뮬레이션이 포함되었으며, 유한요소해석(FEA)을 활용하여 날개의 구조적 안정성을 검증하고 응력 분포와 변형량을 분석하여 구조 설계의 최적화를 도모했다. 또한 전산유체역학(CFD) 해석을 통해 날개 주변의 유동장을 시…