KR101051575B1 - 2메가와트급 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일 - Google Patents

2메가와트급 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2MW급 풍력 발전기용 블레이드 중 최대 두께비가 21±0.5%인 팁 에어포일의 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 운전레이놀즈수가 2,000,000~3,000,000임과 더불어 최대 두께비가 21±0.5%인 유형이고, 날개의 중심선인 X축을 기준으로 볼 때 0의 지점으로부터 형성되는 앞전과, 1의 지점에 위치되는 뒷전, 상기 앞전과 뒷전 사이에 형성되면서 상기 중심선과는 수직한 방향인 Z축을 기준으로 양의 부위 및 음의 부위에 각각 위치되는 윗면 및 아랫면을 포함하며, 앞전의 곡률 반경, 날개의 중심선으로부터 뒷전 끝 지점과의 거리, 뒷전에서 윗면과 아랫면의 마지막 점 사이의 거리, 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률을 포함하는 형상 파라미터들을 기반으로 생성되되, 시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리에 대한 비례값은 0.1300±10%인 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090070169
2MW급 풍력 발전기, 팁 에어포일, 형상 파라미터

Description

2메가와트급 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일{Tip-irfoil of blade for wind power generator}
본 발명은 2MW급 풍력 발전기용 블레이드 중 최대 두께비가 21±0.5%인 팁 에어포일의 구조에 관한 것으로써, 운영조건에 적합한 형상을 이루는 파라미터 값을 갖는 팁 에어포일에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전기라 함은 바람 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전기로써, 대형 블레이드를 이용하여 에너지를 전환할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기한 대형 블레이드는 에어포일(airfoil)의 형상에 따라 적용 용도와 성능 및 효율이 각각 달라진다.
그러나, 기존에는 상기한 에어포일의 형상이 주로 항공기용으로 개발되었기 때문에 풍력발전기용 블레이드에는 운용조건이 매우 상이할 뿐 아니라 최적 성능 설계점도 달라 상당량의 성능 손실을 감수하여야만 하였던 문제점을 가지고 있다.
즉, 기존의 풍력발전기용 블레이드의 에어 포일은 미국 항공우주국에서 개발된 NACA 시리즈(Series)를 그대로 사용하거나 혹은, 일부의 변형만을 통해 사용하기 때문에 성능 저하가 발생될 수밖에 없었던 것이다.
본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 2MW급 풍력 발전기에 사용되는 대형 블레이드 중 팁 부분의 운전특성에 특화된 형상을 가지는 최대 두께비가 21±0.5%인 유형의 팁 에어포일을 제공하여 성능의 향상을 얻을 수 있도록 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일은 운전레이놀즈수가 2,000,000~3,000,000임과 더불어 최대 두께비가 21±0.5%인 유형이고, 날개의 중심선(wing chord line)인 X축을 기준으로 볼 때 0의 지점으로부터 형성되는 앞전(leading edge)과, 1의 지점에 위치되는 뒷전(trailling edge), 상기 앞전과 뒷전 사이에 형성되면서 상기 중심선과는 수직한 방향인 Z축을 기준으로 양의 부위 및 음의 부위에 각각 위치되는 윗면 및 아랫면을 포함하며, 앞전의 곡률 반경, 날개의 중심선으로부터 뒷전 끝 지점과의 거리, 뒷전에서 윗면과 아랫면의 마지막 점 사이의 거리, 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률을 포함하는 형상 파라미터들을 기반으로 생성되되, 시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리에 대한 비례값은 0.1300±10%인 것을 특징으로 한다.
여기서, 시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리에 대한 비례값은 -0.08544±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 앞전의 곡률을 이루는 반지름에 대한 비례값은 0.027375±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 날개의 중심선으로부터 뒷전 끝 지점과의 Z축 방향에 대한 거리의 비례값이 -0.0033712±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 뒷전에서 윗면과 아랫면의 마지막점 사이의 거리에 대한 비례값은 0.00403693±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 윗면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향 거리의 비례값은 0.3200±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향 거리의 비례값은 0.3385±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 윗면의 최대 높이 지점이 이루는 곡선의 곡률에 대한 비례값은 -0.99834±10%인 것을 특징으로 한다.
또한, 시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이 지점이 이루는 곡선의 곡률에 대한 비례값은 0.90002±10%인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명된 바와 같은 본 발명의 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일은 2MW급 풍력 발전기에 사용되는 대형 블레이드 중 팁 부분의 운전특성에 특화된 형상을 가지는 최대 두께비가 21±0.5%인 유형의 팁 에어포일을 제공함으로써, 높은 양력 계수와 양향비를 가질 수 있게 된 효과를 가진다.
이하, 본 발명에 대한 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일(이하, “팁 에어포일”이라 함)의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)은 풍력 발전기용 블레이드(1)의 팁 부분에 적용되는 에어포일이며, 상기 팁 부분이라 함은 블레이드(1)의 전체 길이(R)에 대하여 허브와 연결되는 측으로부터 끝단까지의 95%에 해당되는 위치를 의미하며, 상기 팁 에어포일(10)은 상기 팁 부분의 단면 형상을 의미한다. 이는, 첨부된 도 1과 같다. 이때, 미설명 부호 20은 루트 에어포일을 의미한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)은 운전레이놀즈수가 2,000,000~3,000,000인 2MW급 풍력 발전기용 블레이드에 적용되는 구조임과 더불어 최대 두께비가 21±0.5%인 유형의 에어포일임을 제시한다.
이때, 상기 최대 두께비라 함은 시위(chord) 길이(c)에 대한 최대 두께(t)의 비(c/t)를 의미한다.
상기 시위 길이(c)는 첨부된 도 2와 같이 팁 에어포일(10)의 단면 경계에 의해서 구분되는 시위선(chord line)(15)의 길이로써 앞전(11)과 뒷전(12) 사이의 거리를 의미하며, 상기 시위선(15)은 날개의 중심선(wing chord line)이 된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)은 첨부된 도 3 및 도 4와 같이 앞전(11)의 앞전원(101)이 이루는 곡률 반경(rLE), 날개의 중심선으로부터 뒷전(12) 끝 지점(102)과의 거리, 뒷전(12)에서 윗면(13)과 아랫면(14)의 마지막 점(103,104) 사이의 거리, 윗면(13)의 최대 높이, 아랫면(14)의 최대 높이, 윗면(13)의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 아랫면(14)의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 윗면(13)의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률, 아랫면(14)의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률 등을 포함하는 형상 파라미터들을 기반으로 생성됨을 특징으로 제시한다.
하기에서는 상기한 팁 에어포일(10)을 이루는 각 형상 파라미터들에 대하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
이때, 상기한 각 형상 파라미터들의 비례값은 X축 방향을 기준으로 날개의 중심선(wing chord line) 길이(혹은, 시위선의 길이)를 1로 설정할 경우 비례되는 값이며, 이의 경우 상기 앞전(11)은 상기 X축의 0인 지점임과 동시에 상기 뒷전(12)은 1인 지점이 된다.
먼저, 상기 앞전의 곡률 반경(rLE)은 팁 에어포일(10)의 앞전(11)을 형성하기 위한 앞전원(101)을 이루는 곡률의 반지름으로써, 표면 오염에 대한 둔감도(Roughness sensitivity)의 성능에 관련된 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 rLE가 0.027375±10%로 설정됨을 제시한다.
이때, 상기한 rLE에 대한 값은 표면 오염에 대한 둔감도의 성능을 향상시킬 수 있도록 고려된 값으로써 크면 클수록 둔감도가 높아진다. 하지만, 상기한 rLE가 전술한 설정값에 비해 클 경우에는 둔감도가 과도하게 높아져서 성능의 저하를 야기시키게 됨과 더불어 전술한 설정값에 비해 작을 경우에는 둔감도가 과도하게 낮아짐에 따라 성능의 저하를 야기시키기 때문에 전술한 바와 같은 설정값으로 설정함이 가장 바람직하다.
다음으로, 날개의 중심선(15)으로부터 뒷전 끝 지점(102)(첨부된 도 4 참조)과의 거리(ZTE)는 뒷전의 기울어짐을 이용한 캠버 효과를 고려한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ZTE가 -0.0033712±10%로 설정됨을 제시한다. 즉, 같은 받음각(AOA)일 경우 양력 계수가 더욱 커질 수 있도록 한 것이다.
만일, 상기한 ZTE가 전술된 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 최대 양력 계수의 받음각의 값과 양력값이 0이되는 받음각의 값이 상기 ZTE를 -0.0033712±10%로 설정하였을 경우에 비해 확연히 달라진다. 즉, 양력 계수가 더욱 작아질 수밖에 없는 것이다.
이때, 상기 ZTE의 값에 붙는 부호(-)는 X축과 Z축 간의 교차 부위를 기준으로 볼 때 하부측 방향을 의미하는 부호이다.
다음으로, 상기 뒷전(12)에서 윗면(13)과 아랫면(14)의 마지막 점(103,104) 사이의 거리(ΔZTE)는 제작의 용이도를 고려한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ΔZTE가 0.00403693±10%로 설정됨을 제시한 다.
만일, 상기한 ΔZTE가 전술된 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 제작이 용이하지 못할 뿐 아니라 뒷전에서의 공기 역학적 특성의 변경으로 인한 유동 성능의 저하가 발생될 수 있다.
다음으로, 윗면(13)의 최대 높이 지점(105)에 대한 X축 방향의 거리(XUP)는 높은 받음각의 실속 성능 향상에 고려되는 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 XUP가 0.3200±10%로 설정됨을 제시한다.
즉, 10° 이상의 높은 받음각에서 양력 계수가 급격히 변하지 않도록 함으로써 실속 성능의 향상을 얻을 수 있도록 한 것이다.
만일, 상기한 XUP가 전술된 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 높은 받음각에서 양력 계수가 급격히 변하게 되어 실속 성능이 저하될 수 있다는 문제점을 가진다.
다음으로, 아랫면(14)의 최대 높이 지점(106)에 대한 X축 방향의 거리(XLO)는 상기 XUP의 종속적인 값으로 두께비를 고려한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 XLO가 0.3385±10%로 설정됨을 제시하며, 상기한 임계치 값은 전술된 바와 같이 상기 XUP의 종속적인 값이기 때문에 상기 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 높은 받음각에서 양력 계수가 급격히 변하게 되어 실속 성능이 저하될 수밖에 없다.
다음으로, 상기 윗면(13)의 최대 높이(ZUP)는 천이 성능의 개선 및 최대 양력 계수의 개선을 위한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ZUP가 0.1300±10%로 설정됨을 제시하며, 상기한 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 천이 성능이 저하될 뿐 아니라 최대 양력 계수의 개선을 이룰 수 없게 된다.
상기한 Zup는 팁 에어포일을 이루는 각 형상 파라미터들 중 가장 기본이 되는 값이며, 여타의 형상 파라미터들은 상기한 ZUP에 영향을 받는다.
다음으로, 상기 아랫면(14)의 최대 높이(ZLO)는 상기 XLO의 종속적인 값으로 두께비를 고려한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ZLO가 0.08544±10%로 설정됨을 제시하며, 상기한 임계치 값은 전술된 바와 같이 상기 XLO의 종속적인 값이기 때문에 상기 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 실속 성능이 저하될 수밖에 없다.
다음으로, 윗면(13)의 최대 높이 지점(105)에 대한 곡선의 곡률(ZXXUP)은 천이 성능을 개선하기 위한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ZXXUP가 -0.99834±10%로 설정됨을 제시하며, 상기한 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 천이 성능이 저하될 수밖에 없다.
이때, 상기한 ZXXUP의 값에 붙는 부호(-)는 윗면의 최대 높이 지점으로부터 양측으로 갈수록 하향되게 라운드짐을 의미한다.
다음으로, 아랫면(14)의 최대 높이 지점(106)에 대한 곡선의 곡률(ZXXLO)은 상기 XLO의 종속적인 값으로 두께비를 고려한 파라미터이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 ZXXLO가 0.90002±10%로 설정됨을 제시하며, 상기한 임계치 값은 전술된 바와 같이 상기 XLO의 종속적인 값이기 때문에 상기 임계치 값을 벗어나도록 설계된다면 실속 성능이 저하될 수밖에 없다.
이렇듯, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일은 전술한 9개의 형상 파라미터를 포함하여 설계되면서 유동장의 레이놀즈 수, 마하수, 받음각(AOA;Angle Of Attack)에 따라서 다른 성능 계수(양력계수(CL), 항력계수(CD), 피칭모멘트계수(CM))를 가지게 되며, 특정한 받음각에서 최대의 양력계수 값을 가지게 된다.
이때, 상기한 각 성능 계수 및 압력 계수는 아래의 [수학식]과 같다.
[수학식]
압력계수(CP)=압력/(0.5*공기 밀도*(풍속)2*시위 길이)
양력계수(CL)=양력/(0.5*공기 밀도*(풍속)2*시위 길이)
항력계수(CD)=항력/(0.5*공기 밀도*(풍속)2*시위 길이)
모멘트계수(CM)=모멘트0.25C/(0.5*공기 밀도*(풍속)2*시위 길이)
또한, 양향비는 상기한 양력계수(CL)와 항력계수(CD)간의 비례값(양향비=양력계수(CL)/항력계수(CD))이다.
전술한 각 형상 파라미터들을 기반으로 생성된 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일은 풍력 발전기의 운용 조건에서 최적의 성능을 낼 수 있게 되며, 천이나 실속(stall)에 의한 성능 변화의 폭이 적다. 또한, 팁 에어포일이 위치하게 될 블레이드 반경 길이 위치에 따른 성능 요구 조건을 충족시킬 수 있게 된다.
하기에서는, 본 발명의 실시예에 따른 에어포일의 성능에 대하여 첨부된 도 5 내지 도 8을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 첨부된 도 5는 팁 에어포일의 표면에 대한 압력계수를 나타내고 있으며, 이때의 계산 조건은 레이놀즈수가 2,000,000이고, 마하수는 0.09일 때의 받음각 4°(AOA 4degree)와 9°(AOA 9degree)에 대한 결과이다.
이때, 도면상 압력계수(CP)가 X축(또는, Z축)의 0에 비해 상측에 형성되는 곡선은 팁 에어포일(10)의 윗면(13)에 대응되고, 상기 0에 비해 하측에 형성되는 곡선은 팁 에어포일(10)의 아랫면(14)에 대응된다.
다음으로, 첨부된 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일에 대한 양력계수와 받음각 간의 관계를 기존의 팁 에어포일에 대한 양력계수와 받음각 간의 관계를 비교하여 나타낸 그래프이다.
이때, 기존의 팁 에어포일은 미 항공우주국에서 개발된 NACA 시리즈(series) 중 NACA64(4)-221과, NACA64(4)-421의 팁 에어포일이다.
이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)은 10° 이상의 높은 받음각에서 기존의 팁 에어포일에 비해 양력계수의 변화가 극히 적으며, 이로 인해 운용이나 컨트롤에 적합하여 실속 성능의 향상을 얻을 수 있게 된다.
특히, 운용조건에서 원하는 양력 계수를 자유롭게 만들어낼 수 있기 때문에 최적의 성능을 낼 수 있게 됨과 더불어 실속(stall)에 의한 성능 변화의 폭이 적다는 장점을 가지게 된다.
또한, 첨부된 도 7과 같이 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)에 대한 양향비와 받음각 간의 관계를 기존의 팁 에어포일에 대한 양향비와 받음각 간의 관계를 비교하여 나타낸 그래프를 보더라도 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)이 기존의 에어포일들에 비해 대부분의 받음각에서 양향비가 더욱 우수하다는 것을 알 수 있다.
한편, 첨부된 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일과 기존의 에어포일(NACA64(4)-221, NACA64(4)-421)의 형상을 비교하여 나타내고 있다.
이를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일은 앞전의 곡률반경(rLE)이 기존의 팁 에어포일에 비해 크기 때문에 둔감도가 향상되어 표면 오염에 대한 민감도를 줄일 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 팁 에어포일(10)은 윗면(13)의 최대 두께비가 기존의 팁 에어포일에 비해 더욱 큼과 더불어 상기 윗면(13)의 최대 두께 지 점(105)이 존재하는 중심선(15) 위의 X좌표값은 상대적으로 작도록 설계됨으로써 높은 받음각에서의 실속 성능이 향상됨과 더불어 천이 성능의 개선 및 최대 양력 계수와 양향비의 향상을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일에 대한 각 파라미터를 설명하기 위해 나타낸 그래프
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일 중 뒷전 부위를 설명하기 위해 나타낸 확대도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일에 대한 표면의 압력계수를 받음각 4° 및 9°의 결과로 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일에 대한 양력 계수를 기존의 팁 에어포일과 비교하여 나타낸 그래프
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일에 대한 양향비를 기존의 팁 에어포일과 비교하여 나타낸 그래프
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일의 형상을 기존의 팁 에어포일과 비교하여 나타낸 그래프
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 블레이드 10. 팁 에어포일
20. 루트 에어포일 11. 앞전
12. 뒷전 13. 윗면
14. 아랫면 15. 시위선
16. 최대 두께
101. 앞전 원
102. 뒷전 끝 지점
103. 뒷전에서 윗면의 마지막 점
104. 뒷전에서 아랫면의 마지막 점
105. 윗면의 최대 높이 지점
106. 아랫면의 최대 높이 지점

Claims (9)

  1. 운전레이놀즈수가 2,000,000~3,000,000임과 더불어 최대 두께비가 21±0.5%인 유형이고,
    날개의 중심선(wing chord line)인 X축을 기준으로 볼 때 0의 지점으로부터 형성되는 앞전(leading edge)과, 1의 지점에 위치되는 뒷전(trailling edge), 상기 앞전과 뒷전 사이에 형성되면서 상기 중심선과는 수직한 방향인 Z축을 기준으로 양의 부위 및 음의 부위에 각각 위치되는 윗면 및 아랫면을 포함하며,
    앞전의 곡률 반경, 날개의 중심선으로부터 뒷전 끝 지점과의 거리, 뒷전에서 윗면과 아랫면의 마지막 점 사이의 거리, 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향의 거리, 윗면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률, 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 곡선의 곡률을 포함하는 형상 파라미터들을 기반으로 생성되되,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 윗면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리에 대한 비례값은 0.1300±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이인 Z축 방향의 거리에 대한 비례값은 -0.08544±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  3. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 앞전의 곡률을 이루는 반지름에 대한 비례값은 0.027375±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 상기 날개의 중심선으로부터 뒷전 끝 지점과의 Z축 방향에 대한 거리의 비례값이 -0.0033712±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  5. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 뒷전에서 윗면과 아랫면의 마지막점 사이의 거리에 대한 비례값은 0.00403693±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 윗면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향 거리 의 비례값은 0.3200±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  7. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이 지점에 대한 X축 방향 거리의 비례값은 0.3385±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  8. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 윗면의 최대 높이 지점이 이루는 곡선의 곡률에 대한 비례값은 -0.99834±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
  9. 제 1 항에 있어서,
    시위(chord)를 1로 하였을 때 아랫면의 최대 높이 지점이 이루는 곡선의 곡률에 대한 비례값은 0.90002±10%인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 블레이드의 팁 에어포일.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101298721B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
KR101298716B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
KR101299049B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
EP3879092A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 0832042 B.C. Ltd. Hybrid airfoil

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101216252B1 (ko) 2012-04-13 2012-12-28 군산대학교산학협력단 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일
CN103133273B (zh) * 2013-03-26 2015-12-02 国电联合动力技术有限公司 一种大型风机的薄翼型叶片
KR101454257B1 (ko) * 2013-05-14 2014-10-27 한국전력공사 두께비 21%의 대용량 풍력터빈 블레이드용 에어포일
KR101440587B1 (ko) * 2013-06-07 2014-09-17 주식회사 휴먼컴퍼지트 풍력 발전기용 블레이드 21% 익형
JP5995816B2 (ja) * 2013-10-18 2016-09-21 三菱重工業株式会社 風車翼及び風力発電装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6068446A (en) 1997-11-20 2000-05-30 Midwest Research Institute Airfoils for wind turbine
KR100766729B1 (ko) 2002-06-05 2007-10-15 알로이즈 워벤 풍력 발전 장치용 로터 블레이드
KR20090048668A (ko) * 2007-11-12 2009-05-15 한국에너지기술연구원 저풍속 실속제어/정속운전용 풍력발전기 블레이드

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6068446A (en) 1997-11-20 2000-05-30 Midwest Research Institute Airfoils for wind turbine
KR100766729B1 (ko) 2002-06-05 2007-10-15 알로이즈 워벤 풍력 발전 장치용 로터 블레이드
KR20090048668A (ko) * 2007-11-12 2009-05-15 한국에너지기술연구원 저풍속 실속제어/정속운전용 풍력발전기 블레이드

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101298721B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
KR101298716B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
KR101299049B1 (ko) * 2011-12-21 2013-08-21 한국항공우주연구원 풍력발전기용 블레이드 익형
EP3879092A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 0832042 B.C. Ltd. Hybrid airfoil

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