초대형 풍력발전기를 위한 플랫백 블레이드의 공력소음 특성에 관한 수치적 연구

Abstract

플랫백 익형을 적용한 초대형 풍력발전기 로터의 공력 소음 특성에 대한 해석을 수행하였다. 익형자체소음에는 기존 Brooks, Pope, Marcolini의 반경험식과 플랫백 익형 소음해석을 위해 고안된 식을 활용하였으며, 난류 유입 소음에는 Lowson의 반경험식을 활용하였다. 전산유체역학을 이용한 유동해석과 와류 격자 기법(Vortex Lattice Method)을 이용하여 소음 계산에 필요한 정보를 도출하였다. 美 Sandia 국립 연구소의 BSDS(Blade System Design Study) 블레이드를 활용하여 로터 공력 소음 해석 기법에 대한 검증을 수행하였고 비교적 타당한 결과를 확인하였다. 초대형 풍력발전기에 플랫백 익형을 적용할 경우 블런트 뒷전 와류 흘림 소음도가 증가하였지만, 저주파 대역에서 발생하기 때문에 사람의 청감 특성(A-weighting)을 고려할 경우 문제가 될 만한 소음도 변화는 없는 것으로 나타났다. 추가적으로, 풍력발전기 소음의 Amplitude Modulation 특성을 고려한 청감실험이 필요할 것으로 판단된다.