콴다효과를 적용한 수평축 풍력발전용 터빈의 공력성능 개선에 관한 수치적 연구

초록

최근 대체에너제이 대한 다양한 연구가 수행되고 있으며, 이 중 풍력발전이 전세계적으로 큰 성과를 올리고 있다. 풍력발전용 로터 블레이드는 가능한 한 높은 출력특성을 확보하기 위해 형상 최적화의 일환으로 허브에서 팁 부분까지 일정한 비틀림 각을 가지고 비틀어져 있고, 선형적으로 단면의 두께가 변화하며, 테이퍼 지도록 설계된다. 본 연구에서는 공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 콴다효과를 풍력 터빈 블레이드에 적용하였다. 콴다효과를 이용하여 효과적으로 블레이드의 양력을 증가시키기 위해 2차원 수치계산을 통해 단면을 변형설계하였으며, 이를 3차원 블레이드로 형상화하여, 기준 블레이드 단면과 비교하였다. 그 결과 콴다효과를 적용함으로써 축 토크가 약 40% 정도 증가하는 것을 확인하였다.