초고층 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용을 위한 실험적 연구 :An experimental study on the application of small wind power system in super high-rise building

박영현

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 박영현 (중앙대학교, 중앙대학교 대학원)

지도교수: 朴辰哲

발행연도: 2013

저작권: 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2013

초고층 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용에 관한 연구

박영현 , 박정하 , 박진철 외 1명 설비공학논문집 2013.04 학술저널

초고층 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용을 위한 실험적 연구

박영현 建築工學科 2013.01 학위논문

2012

초고층건물에서의 소형풍력발전시스템 적용방안에 관한 연구

박영현 , 장호진 , 박정하 외 2명 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2012.11 학술대회자료

초고층 건물에 소형풍력발전시스템 적용을 위한 실험적 연구

박영현 , 박정하 , 박진철 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2012.10 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

초고층 건물이 가지고 있는 에너지 과소비 문제를 해결하기 위하여 선진국을 중심으로 초고층 건물이 가지고 있는 고밀도의 풍력에너지를 이용한 소형풍력발전시스템을 적용하여 전력 에너지를 생산하는 사례가 꾸준히 증가하고 있다. 국내에서도 건물부문에 신재생에너지 적용 확대를 위하여 그린홈 100만호 보급사업, 신재생에너지 설치 의무화사업과 같은 각종 지원사업과 신재생에너지 공급의무화제도(RPS), 신재생에너지 발전차액지원제도(FIT) 등의 제도를 시행하고 있지만 선진국에 비해 아직까지 관련 실증연구와 제도적인 지원 모두 부족한 실정이다.
따라서, 본 연구에서는 초고층 건물에서 소형풍력발전시스템 적용방안을 제시하고 이를 실험을 통해 검증함으로써 건물에서의 온실가스 저감에 기여하기 위하여 이론고찰 및 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용사례 분석을 통해 고려요소를 도출함으로써 적용 프로세스를 제안하였다. 마지막으로 앞서 제안한 프로세스를 실험을 통해 검증함으로써 소형풍력발전시스템의 적용 가능성을 평가·예측하고자 하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 초고층 건물에서의 풍력발전시스템 적용 사례를 크게 건물 일체형, 건물 설치형으로 분류하여 종합적으로 검토한 결과 건물에서 풍력발전시스템의 설치 절차는 크게 기후분석, CFD 시뮬레이션 및 풍동실험 실시, 풍력발전시스템 선정 및 배치의 크게 3단계로 분석되었다.
(2) 사례분석 결과를 바탕으로 초고층 건물에서 소형풍력발전시스템을 적용하기 위한 대상지·대상 건물·소형풍력발전시스템의 필수 고려요소를 도출하였고 이를 바탕으로 적용 가능성 평가단계, 적용 계획 단계, 적용 방안 검토 단계로 이루어진 적용 프로세스를 제안하였다.
(3) Test-bed 실험 대상 건물은 높이 73.5m의 24층 공동주택 건물로 80m 높이에서의 대상 지역 풍속은 2.6m/s로 나타났으며, Deacon 방정식에 의한 풍속 보정 결과 200m 높이의 초고층 건물에서는 3.1m/s 이상의 풍속이 나와 소형풍력발전시스템 적용에 적합한 것으로 예측되었다. 또한 옥탑 상부와 측면을 대상으로 CFD 시뮬레이션 및 풍향·풍속 실측 실험 결과, 대상 건물의 옥탑 상부가 소형풍력발전시스템 적용에 가장 유리한 것으로 나타났다.
(4) 대상 단지 공용 커뮤니티 센터 독서실 조명설비의 연간 예상 전력사용량은 총 1,460kWh/년으로 나타났으며, 본 연구에서는 소형풍력발전시스템에서 생산되는 전력으로 조명설비에 소비되는 전력량을 일부 담당하는 것을 목표로 삼았다. 소형풍력발전시스템은 국내 신재생에너지 설비인증을 받은 300W급 수직축시스템을 선정하여 4대의 소형풍력발전기를 설치하였다. 실험 기간동안 얻어진 전력 생산량을 바탕으로 하여 연간 전력생산량을 산출한 결과, 소형풍력발전시스템 4대에서 생산하는 연간 전력량은 총 186.15kWh/년으로 예상되었으며, 이는 대상 단지 공용 커뮤니티 센터 독서실 조명설비의 연간 예상 전력사용량 1,460kWh의 약 12.75%를 담당할 수 있을 것으로 예상된다.

To solve the problem of energy waste in high-rise buildings, the number of cases to produce electricity by applying small wind turbine systems using high-density wind energy of high-rise buildings has been increasing steadily, based on advanced countries.
To extend the application of new & renewable energy to the sector of building, South Korea is also implementing a variety of support projects like the One Million Green Homes Project and the compulsory installation project of new & renewable energy; and systems such as Renewable Portfolio Standards(RPS) and Feed-In Tariff(FIT). Compared with developed countries, however, it still lacks related empirical researches and institutional support both.
Therefore, this study suggested methods for applying small wind turbine systems to a high-rise building. I also verified them through experiments. To contribute to reducing greenhouse gas emissions in buildings, I suggested an application process by finding out factors to consider through theoretical consideration and analysis of small wind turbine system application cases. Finally, by verifying the process proposed above through experiments, I intended to evaluate and predict the applicability of small wind turbine systems.
The outcome of this study can be summarized as follows.
(1) I largely classified cases of applying wind turbine systems to a high-rise building into building-integrated and building-attached types and examined them overall. As a result, the processes of installing a wind turbine system in a building were analyzed by 3 levels including: climate analysis; CFD simulation and wind tunnel test implementation; and wind turbine system selection and distribution.
(2) Based on the results of case analysis, I found out essential factors to consider, for a target area, target building and small wind turbine system to apply small wind turbine systems to a high-rise building. Based on the fact, I suggested application processes including an applicability evaluation phase; application planning phase and application method examination phase.
(3) A target building for a test-bed experiment was a 24-floor apartment house which is 73.5 meters high and the wind speed of a target area at a height of 80m was 2.6m/s. Since as the result of wind speed correction by the Deacon equation, the wind speed in a 200m-high skyscraper was over 3.1m/s, it was predicted to be able to apply small wind turbine systems to it. In addition, as a result of experiment of the CFD simulation and measurement of wind direction and speed, targeting top and side of a roof, it was found that the top of the target building roof was most favorable for applying a small wind turbine system.
(4) Estimated annual electricity consumption of lighting fixtures in a reading room of a public community center in a target complex was found to be 1,460kWh/yr in total. This research aims to supply some part of electricity used in the lighting fixtures with the one produced by a small wind turbine system. For a small wind turbine system, I selected a 300W class vertical-axis wind turbine system which obtained the certification of domestic new & renewable energy equipment and installed 4 small wind turbines. According to the calculation of annual electricity production based on the electricity production acquired during the experiment, the annual electricity production produced by 4 small wind turbine systems was estimated to be a total of 186.15kWh/yr, which is expected to supply nearly 12.75% of 1,460kWh, the estimated annual electricity production of the lighting fixtures in the reading room of the public community center within the target complex.

1 서론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 범위 및 방법 3
2 초고층 건물 및 소형풍력발전시스템 이론고찰과 적용사례 분석 5
2.1 초고층 건물 이론고찰 5
2.1.1 초고층 건물 개요 5
2.1.2 국내외 초고층 건물 현황 8
2.2 소형풍력발전시스템 이론고찰 16
2.2.1 소형풍력발전시스템 개요 16
2.2.2 국내외 소형풍력발전시스템 현황 27
2.2.3 풍력발전시스템 인증제도 개요 32
2.3 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용사례 분석 37
2.3.1 건물 일체형 풍력발전시스템 적용사례 분석 37
2.3.2 건물 설치형 풍력발전시스템 적용사례 분석 42
2.4 소결 44
3 초고층 건물의 소형풍력발전시스템 적용 시 고려요소 도출 및 프로세스 제안 46
3.1 소형풍력발전시스템 적용 시 고려요소 도출 46
3.1.1 대상지 기후 고려요소 46
3.1.2 대상 건물 고려요소 52
3.1.3 소형풍력발전시스템 고려요소 59
3.2 초고층 건물에서의 소형풍력발전시스템 적용 프로세스 제안 68
3.3 소결 69
4 소형풍력발전시스템 적용 test-bed 실험 71
4.1 Test-bed 실험 개요 71
4.2 대상지 및 대상 건물 주변 풍환경 분석 72
4.2.1 대상지 풍환경 분석 72
4.2.2 대상 건물 주변 풍환경 분석 74
4.3 소형풍력발전시스템 적용계획 수립 및 배치 76
4.3.1 담당 전력량 설정 76
4.3.2 최적 설치위치 선정 77
4.3.3 소형풍력발전시스템 선정 84
4.3.4 소형풍력발전시스템 배치 85
4.4 소형풍력발전시스템 성능평가 87
4.5 소결 90
5 결론 91
참고문헌 93
국문초록 97
ABSTRACT 99

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (4)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)