주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이상봉 교수님 연구실, 풍력단지 후류장 시계열 예측을 위한 3차원 AI 모델 개발
  • 관리자 |
  • 2026-05-16 20:21:40|
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대규모 풍력단지에서 발생하는 후류 상호작용은 발전 출력 감소와 구조 피로 하중 증가를 유발하므로, 정확한 후류 예측은 풍력단지 설계 및 제어에 필수적이다. 그러나 대와동모사(LES, Large-Eddy Simulation)는 반복적인 평가에 적용하기에는 계산 비용이 매우 크며, 기존의 저충실도 모델은 3차원 비정상 후류 거동과 복잡한 다중 터빈 상호작용을 충분히 재현하는 데 한계가 있다. KAIST 항공우주공학과 이상봉 교수의 지도 아래, 안명환, 박준 박사는 Swin Transformer와 U-Net 신경망 구조를 결합한 딥러닝 프레임워크를 이용하여 풍력단지 내 3차원 난류 후류 유동을 장시간 예측하는 기법을 제안하였다. 제안된 모델은 다양한 터빈 자세 조건을 포함한 LES 데이터를 기반으로 학습되어, 3차원 후류 거동 특성을 효과적으로 반영할 수 있도록 설계되었다. 제안된 모델은 장시간에 걸친 3차원 속도장을 정확하게 예측하며, 대규모 후류 구조와 터빈에 의해 유도되는 유동 변화를 효과적으로 재현하였다. 또한 물리 기반의 상세 분석을 통해, 본 프레임워크가 속도 결손 분포, 후류 중심선 궤적, 그리고 로터 유입 속도를 정확히 예측함을 확인하였으며, 학습에 사용되지 않은 틸트 조건에 대해서도 일반화된 성능을 보였다. 제안된 모델은 LES를 대체할 수 있는 효율적인 surrogate 모델로서, 훨씬 낮은 계산 비용으로 핵심적인 후류 거동과 다중 터빈 상호작용을 효과적으로 재현할 수 있음을 보여준다.

본 연구는 유체역학 분야 Q1 상위 6% 국제학술지인 Physics of Fluids에 2026년 5월 온라인 게재되었다.
https://doi.org/10.1063/5.0330691
 

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