Recently the wind energy has been alternatively used as a renewable energy resource instead of the mostly used fossil fuel due to its lack and environmental issues. This work is to propose a structural design and analysis procedure for development of the 500W class small wind turbine system which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. The wind turbine blade was performed structural analysis including stress, deformation, buckling, vibration and fatigue. In addition, the blade should be safe from the impact damage due to FOD(Foreign Object Damage) including the bird strike. MSC.Dytran was used in order to analyze the bird strike penomena on the blade, and the applied method Arbitrary Lagrangian-Eulerian was evaluated by comparison with the previous study results. Finally, the structural test was carried out and its test results were compared with the estimated results for evaluation of the designed structure.

최근 화석 연료가 고갈됨에 따라 대체 에너지 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 여러 대체 에너지들 중 풍력 발전기는 바람의 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 주는 시스템으로 매우 친환경적이기 때문에 다양하게 연구되고 있다. 따라서 본 연구의 목표는 500W급 소형 풍력 발전용 블레이드의 개발로서 외국에 비하여 상대적으로 풍속이 낮은 국내와 같은 지역에 적용할 수 있도록 설계 되어야 한다. 본 논문에서는 피로수명을 고려한 고효율 경량화 블레이드의 공력설계 및 구조설계 방법이 제안되었으며, 구조해석으로 선형 정적해석, 좌굴해석, 진동모드해석이 수행되었다. 또한 풍력 발전 시스템에 발생할 수 있는 유체충돌해석을 모사하였다. 해석결과들은 유압시험장비를 이용한 구조시험 및 성능시험의 결과와 비교되었고, 비교적 잘 일치하여 설계결과의 안전성을 확인하였다.

Keywords: Wind Turbine Blade, Sandwich Composite, Structural

Keywords: 풍력발전 블레이드, 샌드위치 복합재, 구조설계 및 공력설계