KR20110092609A

KR20110092609A - 소음도가 저감된 도시형 저풍속/정속운전용 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일

Info

Publication number: KR20110092609A
Application number: KR1020100012123A
Authority: KR
Inventors: 이수갑; 김태형; 황병호
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-18

Abstract

본 발명은 도시형 수평축/저풍속/정속운전형 10kW급 풍력발전기에 사용되는 블레이드의 단면형상 에어포일 가운데 팁 에어포일의 형상에 있어서, 높은 양력 계수와 양항비를 가지며 블레이드의 주요한 저주파 뒷전소음 발생을 감소시킬 수 있는 팁 에어포일의 프로파일에 관한 것이다.

Description

소음도가 저감된 도시형 저풍속/정속운전용 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일{Low-noise tip airfoil geometry for urban small wind turbines in low wind speed condition}

본 발명은 소형 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기에 사용되는 블레이드의 단면형상 에어포일 가운데 팁 에어포일의 형상에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람의 운동에너지를 로터 블레이드와 발전기를 통해 전기에너지로 변환시키는 장치로서, 상기 풍력발전기는 국내에서는 도입 단계에 있으나 유럽 및 미국 등 선진국에서는 육상용 및 해상용으로 상용화되어 경제적이며 효용성이 높은 신재생에너지원인 풍력 에너지가 많이 사용되고 있다.

이와 같이 선진국에서 많이 사용되고 있는 풍력발전기는 전기에너지를 발생함에 있어 여러 가지 형태와 구성을 가지고 로터를 회전시켜 전기에너지를 생성하게 되는바, 즉 수평축형 로터의 회전으로 전기에너지를 생성한다던가, 수직축형 로터의 회전을 이용하여 전기에너지를 생성하는 등 여러 가지 방법이 있다.

최근 들어 풍력발전기는 육상 뿐만 아니라 해상에서도 설치되었는데, 상기 풍력발전기를 이용하여 전기에너지를 생성하는 경우, 육상 풍력의 경우 주변 지역의 소음에 의한 피해와 해상 풍력의 경우도 육상 풍력에 비해 소음 문제가 심각하지 않지만 소음이 해양 생태계 등에 미치는 영향이 크다는 연구결과가 보고되고 있는 실정이다.

예를 들면, 육상 풍력발전기의 경우, 풍력발전기의 소음원은 크게 기계소음과 공력소음으로 나눌 수 있으며 기계소음은 주로 기어박스와 냉각팬을 포함한 발전기 등에서 발생하는 소음이며, 공력소음은 풍력블레이드와 주위 유동의 상호작용에 의하여 발생하는데 크게 저주파 소음, 난류유입소음, 익형자체소음으로 구분된다.

상기 전자의 기계소음은 일반적으로 차폐 등을 통하여 적절하게 감소시킬 수 있으나, 후자의 공력소음에 해당하는 난류유입소음과 익형자체소음 중 뒷전소음은 풍력발전기의 주요한 소음원으로 블레이드 국부 유입류 속도의 5승 수준이다.

풍력발전기 및 블레이드의 소음 저감을 위한 가장 명백한 방법은 로터 분당 회전수나 로터 직경을 줄이는 것이나, 이 방법은 풍력발전기의 출력 파워도 감소시키는 단점을 지니고 있다. 블레이드 피치각을 증가시키는 방법도 블레이드 국부 받음각을 감소시켜 소음을 줄일 수 있으나 양력이 감소하므로 풍력발전기의 출력 파워가 감소되는 문제점을 가지게 된다.

따라서 풍력발전기의 출력 파워를 감소시키지 않고 소음을 저감시키는 것은 도전적인 과제로 인식되고 있으며, 풍력에너지를 전기에너지로 전환하는데, 풍력발전기 블레이드의 효율과 성능을 좌우하는 것이 에어포일의 형상이다. 에어포일의 형상은 그 사용처에 따라 일정한 범위의 레이놀즈수를 작동조건으로 정하고, 상기 범위 내를 만족하는 에어포일을 설계한다.

상기에서 레이놀즈수는 유체역학적인 운전 조건을 나타내기 위해 사용되는 일반적인 무차원 계수를 의미하며, 수식으로 표현하면 다음과 같다.

레이놀즈수(Re) = 유체의 밀도 * 에어포일 코드 길이 * 풍속 / 유체의 점성계수

사용처에 따른 에어포일 레이놀즈 수의 범위를 살펴보면, 항공기 날개는 6,000,000~10,000,000이고, 대형 풍력발전기(로터 직경 50m 이상)는 2,000,000~3,000,000이며, 소형 풍력발전기는 1,000,000 내외이다.

또한, 에어포일의 공력특성을 나타내기 위해 사용되는 일반적인 무차원 계수를 양항비로 정하며, 이는 다음의 수식으로 나타낸다.

양항비(lift to drag ratio) = 양력계수 / 항력계수

양력계수 = 총 양력 / (0.5 * 유체의 밀도 * (풍속)² * 에어포일 기준 면적)

항력계수 = 총 항력 / (0.5 * 유체의 밀도 * (풍속)² * 에어포일 기준 면적)

에어포일 기준 면적 = 코드길이 * 1

일반적으로 항공기 날개용으로 개발된 에어포일은 고속으로 운동하는 특성을 고려하여 40 이하의 낮은 양항비를 지니고 있으나, 풍력발전기용 에어포일 중 블레이드 루트에 적용되는 에어포일은 설계 받음각 근처에서 양항비가 50~80에 달하며, 블레이드 팁 부분에 적용되는 익형은 일반적으로 80~180에 이르는 높은 양항비를 가진다. 또한, 루트에 적용되는 에어포일은 공력성능 이외에 블레이드의 견실한 구조적 강도를 위하여 20% 이상의 두께비를 가지고, 팁 에어포일은 성능과 효율을 향상시키기 위하여 20% 이하의 얇은 두께비의 특성을 가진다. 여기에서 두께비는 에어포일의 코드 길이에 대한 최대 두께의 백분율에 해당하는 비를 의미하며, 수식으로 표현하면 다음과 같다.

두께비(%) = 100 * 최대 두께 / 코드 길이

또, 받음각(angle of attack; AOA)이란 날개의 중심선이 불어오는 바람과 이루는 각이며, 최대 양력계수는 받음각에 따라 양력계수를 그릴 때 나타나는 최대 양력계수의 크기를 말한다.

종래에는 풍력발전기 블레이드를 구성하는 에어포일의 경우 항공기용으로 개발된 에어포일을 사용하였다. 그러나, 이러한 항공기용 에어포일의 경우 상기와 같이 풍력발전기용 블레이드의 에어포일에 비하여 높은 레이놀즈수와 낮은 양항비를 설계점으로 하고 있으므로, 작동 조건이 맞지 않아 블레이드의 공력성능과 효율의 저감을 가져오게 된다.

또한, 현재기술에서는 풍력발전의 경제성과 효율을 높이기 위해 대형(1~3MW급) 풍력발전기가 상용화되어 풍력발전단지용으로 사용되고 있는데, 풍력에너지의 저변화를 위한 가정용 및 마을 단위의 중소형 풍력발전기 블레이드의 에어포일 연구는 부족하다. 중소형 풍력발전기는 전기에너지 사용처 인근에 설치되므로 전력전송 시 손실을 줄일 수 있으나 소음발생 문제를 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 주목적은 풍력발전기 블레이드에 적합한 에어포일 형상, 특히 10kW급 소형 풍력발전기의 팁부분의 운전특성에 특화된 형상을 가지는 에어포일을 제공하여 풍력발전기 공력성능 및 효율을 향상시키는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 소형 풍력발전기용 블레이드의 주요한 저주파(1kHz 이하) 뒷전소음 발생을 감소시킬 수 있는 에어포일 형상을 통하여 에어포일 및 풍력발전기의 전체 평균 음압레벨을 저감시킬 수 있도록 하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 소형 풍력발전기용 블레이드의 팁 에어포일은 앞전과, 상기 앞전으로부터 공간을 가지며 형성되는 뒷전과, 상기 앞전과 뒷전 사이에 형성되는 흡입면 및 압력면을 포함하고, 작동 레이놀즈수는 600,000~1,200,000이며, 최대 양항비는 80 이상이고, 두께비는 20% 이하인 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따르면, 익형자체소음 중 뒷전소음의 기여도를 감소시키기 위해 압력면과 흡입면에 각각 12개의 형상 변수를 도입하여 에어포일 최적 형상을 구현하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 에어포일은 10kW급 소형 풍력발전기 블레이드의 팁부분에 적용하여 뒷전소음의 감소를 통하여 에어포일의 총 평균 음압레벨을 저감시키며 높은 양항비를 가질 수 있어 풍력발전기 블레이드의 공력성능과 효율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 10kW 소형 풍력발전기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 블레이드의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일과 종래기술에 따른 팁 에어포일을 서로 겹쳐서 도시한 그래프
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일과 종래기술에 따른 팁 에어포일의 양력계수를 도시한 그래프
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일과 종래기술에 따른 팁 에어포일의 항력계수를 도시한 그래프
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일과 종래기술에 따른 팁 에어포일의 양항비를 도시한 그래프
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 팁 에어포일과 종래기술에 따른 팁 에어포일의 소음특성을 도시한 그래프

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.

먼저, 도 1에서 도시한 바와 같이, 일반적인 풍력발전기는 바람으로부터 운동에너지를 추출하여 이를 유용한 기계적 파워로 변환시키는 연속적인 과정을 수행하는 로터(11,12)와, 도시되지 않았으나 블레이드 피치 제어와 실속 제어를 통하여 고풍속에서 너무 높은 구동 장치 파워와 토크를 피하기 위한 파워 제어계와, 도시되지 않았으나 발전기를 구동하기 위하여 고속으로 회전하는 로터축에 하중을 전달하고 파워를 변환하는 구동 장치와 하중 전달부와, 도시되지 않았으나 기계적 에너지를 전기 에너지로 변화하는 전기계와, 나셀을 지지하고 전체 하중을 지면의 지지부로 전달하는 타워(13)로 구성된다.

상기 로터는 바람에 회전이 가능하도록 구성된 블레이드(11)와 상기 블레이드에 연결된 로터 허브(12)로 구성된다.

여기서, 본 발명의 에어포일을 적용하는 풍력발전기는 소형 10kW급으로 블레이드 길이가 1~5m이며, 블레이드 피치 제어나 실속 제어를 통한 파워 제어계가 없이, 기계적인 브레이크를 이용한 단순한 안전계로 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 풍력발전기의 블레이드는 도 2와 같은 형태를 가진다.

상기 블레이드는 루트 에어포일(21)과 팁 에어포일(22)을 포함하여 구성되며, 상기 에어포일의 형상이 전체 풍력발전기의 공력성능 및 효율을 결정하게 된다. 루트 에어포일(21)은 블레이드 전체의 길이를 R이라 하고, 상기 로터 허브에 고정된 부분으로부터 길이를 r이라 하면, r/R이 25~50%에 해당하는 위치의 단면형상을 말하며, 팁 에어포일(22)은 r/R이 75~95%에 해당하는 위치의 단면형상을 말한다.

또한, 상기 블레이드 전체 길이 R은 상기 로터 허브와 연결되기 위한 부분은 제외하며, 도 2에서 도시한 바와 같이 블레이드 끝단에서 단면적이 급격하게 감소하여 단차가 형성된 부분을 제외한다. 본 발명에서는 풍속을 고려하여 블레이드 전체 길이가 3~3.5m이며, 이에 적합하도록 팁 에어포일을 설계한다.

본 발명에서는 10m/s의 풍속에 사용되는 10kW급의 정속 운전형에 적합한 블레이드로, 레이놀즈수 600,000~1,200,000의 범위에서 설계되며, 작은 하중에 따라 낮은 최대 양력계수를 가지고, 높은 효율을 위하여 높은 최대 양항비를 가지고 블레이드 팁에 적합하도록 20% 이하의 작은 두께비를 갖도록 하여 공력성능을 극대화시킬 수 있도록 한다.

특히, 설계점에서 1.0~1.2의 최대 양력계수와 85~95의 최대 양항비를 갖는다. 팁 에어포일의 경우 블레이드 자유단부에서의 휨모멘트를 최소화하기 위하여 양항비를 최대로 유지하면서 최대양력계수가 작을수록 좋다. 일반적인 소형 풍력발전기의 에어포일의 경우 레이놀즈수 600,000에서 최대 양력계수가 1.0 이상이고 최소 항력계수가 0.01 이하이나 본 발명의 에어포일은 레이놀즈수 1,000,000의 설계점에서 양항비를 80이상으로 하면서 최대 양력계수는 1.2이하, 최소 항력계수는 0.02이하가 되도록 하였다.

일반적으로 내부 구조물의 제작을 위하여 두께비가 높아야 하나, 두께비가 커지면 양항비 등의 에어포일의 공력성능이 감소하게 된다. 그러므로 두께비는 구조물의 응력설계와 에어포일 성능설계에서 타협점에서 결정된다.

또한, 소형 풍력발전기에서는 타워 쪽으로의 블레이드 변형과 플러터(flutter)를 피하기 위하여 높은 플랩과 비틀림 강성도가 필요하며 이에 맞추어 두께비를 설계하며 팁 에어포일은 15~20%의 두께비를 갖는다.

따라서, 본 발명의 팁 에어포일의 두께비는 17%~10%로 정하고 에어포일 형상을 설계하였다.

일반적으로 바람에 대하여 회전하는 풍력발전기로 인하여 방사되는 소음 중 공력소음은 팁 소음(tip noise), 난류경계층 뒷전소음(turbulent boundary layer trailing edge noise), 층류경계층 와류흘림소음(laminar boundary layer vortex shedding noise), 난류유입소음(inflow turbulence noise), 뭉툭한 뒷전소음(blunt trailing edge noise)으로 구분된다.

상기 팁 소음은 국부 유속의 5~6승에 비례하며 블레이드 끝단에서 단면적이 급격히 감소되는 부분에서 방사되는 것으로 팁 에어포일 설계는 상기에서 기술한 바와 같이 r/R이 75~95%에 해당하는 위치의 단면을 대상으로 하므로 배제하였다.

또한, 층류경계층 와류흘림소음은 에어포일 표면이 먼지, 곤충의 시체 등으로 오염되어 실제 풍력발전기 운전 시 그 영향이 감소하므로 설계 변수에서 배제하였다.

또, 난류유입소음은 대기 경계층에 자연적으로 포함된 난류성분이 회전하는 블레이드와 상호작용하여 발생하는 것으로 풍력발전기 주변환경으로부터 직접적인 영향을 받기 때문에 에어포일 설계 변수에서 배제하였다.

뭉툭한 뒷전소음은 뒷전의 뭉툭한 정도와 형상에 좌우되며, 실제 제작 가공 시 뒷전의 절단 각도와 형상에 따라 상대적인 진폭이 달라지므로 본 발명의 수치적 에어포일 설계에서는 배제하였다.

본 발명의 팁 에이포일에서 주요 소음저감대상은 난류경계층 뒷전소음으로, 난류경계층 두께에 비례하고 국부 평균 유속의 5승에 비례한다. 상기 난류경계층 뒷전소음은 압력면, 흡입면 및 박리유동에서 기인하는 소음의 합으로 나타난다.

따라서, 본 발명에서는 팁 에어포일을 설계시 에어포일 윗면에 해당하는 흡입면과 아랫면에 해당하는 압력면에 형상 매개변수의 조합을 이용하여 각 면에 발생하는 난류경계층의 두께와 박리로 인한 천이점을 변화시켜서, 이 상태에서 목적하는 설계조건을 만족시키도록 함으로써, 난류경계층 뒷전소음을 감소시켜 낮은 소음을 방사하는 팁 에어포일이 되도록 한다.

도 4는 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에어포일에 대한 프로파일과 종래기술에 의한 팁 에어포일의 프로파일을 겹쳐서 도시하였다.

상기 바람직한 일실시예의 팁 에어포일의 자세한 형상은 표 1에 나와 있다. 표의 x/c와 y/c는 모두 코드 길이에 의해 무차원화된 값이다.

흡입면 좌표		압력면 좌표
x/c	y/c	x/c	y/c
1	0	0.000006	-0.001199
0.993255	0.001625	0.000228	-0.003002
0.98173	0.004617	0.000785	-0.004853
0.968549	0.008192	0.001587	-0.006744
0.954108	0.012122	0.002633	-0.008678
0.938898	0.016225	0.003937	-0.010653
0.923265	0.020402	0.005514	-0.01267
0.907414	0.024609	0.007394	-0.01473
0.891495	0.028809	0.009616	-0.016836
0.875571	0.032969	0.012223	-0.019001
0.859674	0.037075	0.015268	-0.02125
0.843824	0.041104	0.018826	-0.023601
0.828	0.045049	0.022997	-0.026073
0.812204	0.048902	0.027902	-0.028679
0.796427	0.052658	0.033688	-0.031417
0.780669	0.056311	0.040514	-0.034285
0.764928	0.059853	0.048525	-0.037256
0.7492	0.06328	0.057824	-0.040287
0.73349	0.066585	0.068414	-0.043325
0.717796	0.069758	0.080168	-0.046289
0.702104	0.072795	0.092888	-0.049096
0.686406	0.075695	0.106371	-0.051691
0.67069	0.078459	0.120444	-0.054051
0.654961	0.081084	0.134977	-0.056176
0.639201	0.083571	0.149861	-0.058079
0.623408	0.085931	0.16501	-0.059769
0.607607	0.088155	0.180385	-0.06126
0.591785	0.090245	0.195954	-0.062572
0.575958	0.0922	0.21171	-0.063727
0.560123	0.094017	0.227632	-0.064754
0.544298	0.095696	0.243672	-0.065675
0.528495	0.097226	0.259763	-0.066501
0.512704	0.0986	0.275857	-0.067225
0.496921	0.099815	0.291937	-0.067839
0.481131	0.100872	0.307996	-0.068337
0.465343	0.101768	0.324034	-0.068714
0.449541	0.102502	0.340053	-0.068966
0.433718	0.103079	0.356054	-0.069089
0.417876	0.103501	0.372038	-0.069082
0.402018	0.103775	0.388007	-0.068942
0.386175	0.1039	0.403958	-0.068666
0.370353	0.103869	0.419895	-0.068252
0.354548	0.103682	0.435817	-0.067699
0.338798	0.103337	0.451722	-0.067006
0.323099	0.102818	0.467603	-0.066173
0.307453	0.102131	0.483449	-0.065196
0.291914	0.101266	0.499253	-0.06407
0.276498	0.100209	0.515016	-0.062789
0.261245	0.098943	0.530741	-0.061348
0.246161	0.097444	0.546434	-0.059742
0.231254	0.09569	0.562103	-0.057969
0.216512	0.093661	0.577756	-0.056028
0.20194	0.091349	0.593399	-0.053917
0.187555	0.088736	0.60905	-0.051635
0.17335	0.085806	0.624745	-0.049181
0.15933	0.082545	0.64052	-0.046569
0.145488	0.078944	0.656374	-0.043817
0.131838	0.074998	0.672333	-0.040939
0.118384	0.70702	0.688399	-0.037961
0.105155	0.066074	0.704558	-0.034907
0.092234	0.061159	0.720797	-0.031804
0.07977	0.056037	0.737048	-0.028694
0.067998	0.050837	0.753222	-0.025625
0.057202	0.045735	0.769287	-0.022631
0.047642	0.040902	0.785243	-0.019739
0.039427	0.036445	0.80108	-0.01697
0.03251	0.032394	0.8168	-0.014352
0.026731	0.028723	0.832414	-0.011901
0.021904	0.025392	0.847917	-0.009642
0.017856	0.022351	0.863326	-0.007592
0.014441	0.019559	0.87864	-0.005765
0.011544	0.016975	0.893852	-0.004179
0.009074	0.014566	0.908968	-0.002853
0.006954	0.012311	0.923965	-0.001808
0.005134	0.010188	0.93892	-0.001064
0.003593	0.00816	0.953834	-0.000511
0.002318	0.006199	0.968131	-0.000102
0.001306	0.004287	0.981332	0.000115
0.000551	0.002418	0.993078	0.000116
0.000097	0.000584	1	0

도 5는 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에이포일에 대한 양력계수, 도 6은 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에이포일에 대한 항력계수, 도 7은 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에이포일에 대한 양항비, 도 8은 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에이포일의 받음각의 변화에 따른 주파수별 소음도 그래프이다.

도 4에서는 본 고안에 의한 바람직한 일실시예의 팁 에어포일의 두께비가 17.3%로 기존 상용 10kW급 풍력발전기의 에어포일의 21.1%보다 감소하였다. 또한, 최대 두께비를 이루는 위치는 에어포일의 코드길이를 c, 앞전으로부터의 거리를 x라 할 때 종래기술에 의한 팁 에어포일은 x/c가 0.361이나 본 발명에 의한 팁 에어포일은 x/c가 0.372로 나타났다.

본 발명은 종래기술과 비교할 때 흡입면은 앞전측이 천천히 높아져서 최조점에 다달은 다음 낮아지고, 압력면도 두께가 감소한 형태이며, 뒷전에 거의 다다랐을 경우에는 종래기술보다 약간 불룩하게 형성된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 팁 에어포일의 양력계수는 설계받음각 7° 근처에서 종래기술보다 현저하게 크게 나타나고 있다.

또, 항력계수는 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 팁 에어포일이 종래기술에 의한 팁 에어포일보다 조금 작게 나타났다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 동일한 레이놀즈수 1,000,000 하에서 운전된 본 발명에 따른 팁 에어포일과 종래기술의 팁 에어포일의 양항비를 비교하면, 본 발명의 팁 에어포일이 설계받음각 7° 근처에서 현저하게 크게 나타나고 있다.

그리고 도 8은 본 발명에 따른 팁 에어포일에서 발생한 주파수에 따른 익형자체소음의 크기를 종래기술에 의한 팁 에어포일과 비교한 것이다. 본 발명의 팁 에어포일은 주파수 500~5000Hz 영역에서 소음도가 종래기술보다 약간 증가하였으나, 500Hz 이하의 낮은 주파수 영역에서 소음도가 현저히 감소시킬 수 있다.

이렇게 본 발명의 소형 풍력발전기의 팁 에어포일은 익형자체소음을 저감시켜 낮은 소음을 방사하면서 높은 양력계수와 양항비를 제공하도록 하여 보다 향상된 공력성능을 갖도록 한다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11 : 블레이드 12 : 허브
13 : 타워
21 : 루트 블레이드 22 : 팁 블레이드
31 : 흡입면 32 : 최대 두게
33 : 뒷전 34 : 코드선
35 : 압력면 36 : 앞전

Claims

소형 풍력발전기 블레이드 자유단부의 팁 에어포일에 있어서, 상기 팁 에어포일은 앞전과, 상기 앞전으로부터 공간을 가지며 형성되는 뒷전과, 상기 앞전과 뒷전 사이에 형성되는 압력면 및 흡입면을 포함하고, 작동 레이놀즈수는 1,000,000이며, 작동 에어포일 받음각 2~7°에서 총 음압레벨이 59~66dB인 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.
제1항에 있어서, 상기 팁 에어포일의 최대양력계수는 1.1~1.3인 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.
. 제1항에 있어서, 상기 팁 에어포일의 두께비가 16~18%인 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.
제1항에 있어서, 상기 팁 에어포일의 앞전을 시작점으로 하여 최대 두께비를 이루는 위치가 에어포일 코드 길이의 36~38%인 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.
제1항에 있어서, 상기 팁 에어포일의 유효두께비는 98~99%인 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.
제1항에 있어서, 상기 흡입면과 압력면의 프로파일은 앞전을 기준점으로 하여 표 1에 대응하는 수평좌표값(x/c)과 수직좌표값(y/c)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 팁 에어포일.