• 기계와재료
• /
• 제22권2호
• /
• pp.72-81
• /
• 2010

본고에서는 유럽, 미국, 일본에서 활발하게 수행되고 있는 해상 풍력발전시스템을 위한 부유식 플랫폼에 대한 연구활동 및 기술내용에 대해서 논하고자 한다. 아직까지 부유식 해상 풍력발전 시스템이 실증되지는 않았지만 현재 실증을 추진하고 있으며, 앞으로 늦어도 10년 내에 부유식 해상풍력 발전단지의 조성이 가시화 될 것으로 예상하고 있다. 본고를 통하여 지금까지 부유식 해상풍력 발전시스템으로 제안된 여러 가지 형태의 개념설계안을 검토하였다. 육지 면적이 좁고 인구밀도가 높은 반면에 삼면이 바다로 둘러싸여 있는 우리나라에서도 부유식 해상 풍력발전 시스템 기술개발이 필요할 것으로 판단된다. 이를 위하여 우선적으로 풍력발전 시스템 자체의 성능을 예측하고 해석할 수 있는 프로그램의 개발과 해상에서 이를 지지하는 플랫폼의 거동예측 프로그램을 결합한 시스템적인 설계해석 프로그램의 자체개발 및 보유가 필요하다. 이를 위해서는 풍력발전 분야의 전문가들뿐만 아니라 플랫폼을 설계할 수 있는 해양공학 분야의 전문가들과의 융합연구가 요망된다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제25권5호
• /
• pp.455-463
• /
• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.

• 대한조선학회지
• /
• 제57권2호
• /
• pp.6-7
• /
• 2020

• 풍력에너지저널
• /
• 제13권4호
• /
• pp.26-41
• /
• 2022

본 연구에서는 부유식 해상풍력 성능평가 모형시험기법들을 소개하였으며, 이들의 특성 그리고 장단점들을 분석하였다. "Table 4"에 각 모형시험 기법의 기술과 특징들을 요약하여 나타내었다. 풍속증가법, 난류촉진법 그리고 등가추력 원판 방법들은 부유식 해상풍력 시스템에 대한 수조모형시험성능평가 시 터빈성능에 대한 모사의 한계가 있으나 간단히 적용이 가능하기 때문에 일부 시험 조건에서는 빠르게 적용해볼 수 있다. 블레이드 재설계법은 다소 진보된 모형시험 기법이나 큰 비용이 요구되며, 블레이드의 피치제어를 고려하기 어렵다는 단점이 있다. 실시간 복합모형시험 기법은 기술적인 난이도가 높으나, 난류 바람장을 포함한 다양한 풍속 조건들을 고려할 수 있고 기존의 수조모형시험 기법에서는 고려하기 어려운 터빈 블레이드 제어에 의한 하중도 모사가 가능하다. 그뿐만 아니라 실제 터빈에 대한 수치해석이 직접적으로 적용되기 때문에 부유식 해상풍력터빈의 긴급정지 또는 돌풍(Wind Gust) 조건들과 같은 특정 이벤트 조건에 대한 성능평가도 가능하다 [32].

• 풍력에너지저널
• /
• 제13권2호
• /
• pp.13-22
• /
• 2022

In this study, the resonant motion of a floating offshore wind system due to negative damping was mitigated by peak shaving algorithms of the NREL ROSCO controller, and the decreased gains of the blade pitch controller by the gain detuning method for the floating system was increased to the gains of onshore baseline controller to improve the power performance of the turbine. To check the performance of the controller, the dynamic responses between the existing gain-detuned pitch controller and the ROSCO controller with peak shaving control for an OC4 floating offshore wind system were compared. As a result of DLC1.1 at near-rated wind speed, when peak shaving was applied, the average generator power decreased by 1.9%, but it was confirmed that the standard deviation was reduced and stability was improved with fast pitch regulation. In addition, since peak shaving reduces the maximum thrust of the rotor, was confirmed that not only are the loads of the blades and tower reduced, but the surge motion of the floater is also reduced, and the tension of the mooring lines is reduced.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.135-142
• /
• 2015

부유식 해양구조물은 설계수명 동안 조우할 수 있는 가장 극심한 환경하중을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구의 해석 대상인 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 가장 큰 영향을 미치는 환경하중은 파랑하중이다. 파랑하중의 주요 매개변수는 파장, 파고, 파향이며, 이들의 조합에 따라 구조물의 거동특성에 미치는 영향은 판이하다. 이에 따라, 대상 해역이 가지는 파랑의 특성과 구조물이 가지는 응답 특성을 기반으로 극한 응답을 주는 파랑인자를 탐색하는 과정이 필요하다. 즉, 환경조건 범위에서 발생할 수 있는 모든 파랑조건을 탐색하여 최대 응답을 발생시키는 등가설계파를 추출해야 한다. 이는 특정 하중의 최대 설계 응답과 동일한 응답 수준을 주는 규칙파를 탐색하는 일련의 과정을 통해 계산 가능하다. 본 연구에서는 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 작용하는 특정 하중 인자에 대해 등가설계파를 산정하였으며, 전체구조해석에 활용하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.123-132
• /
• 2015

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템에 설치되는 다수 풍력발전기의 배치 설계를 수행하고, 전산유체역학 해석기법을 통해 다수 풍력발전기의 성능을 평가하였다. 날개요소운동량이론을 기반으로 한 풍력발전 단지 설계용 프로그램 WindPRO를 이용하여, 발전시스템의 적지 환경 풍황조건에 대해 최대에너지를 생산할 수 있는 배치 설계를 도출하였고, ANSYS CFX를 이용하여 다수 풍력발전기간의 후류 간섭영향을 발전기 성능 측면에서 검토하여, 근거리 다수 풍력발전기간의 후류 간섭이 시스템에 미치는 영향을 평가하였다.

• 풍력에너지저널
• /
• 제14권4호
• /
• pp.29-42
• /
• 2023

In this study, research and empirical cases of floating offshore wind turbine systems with a tension-leg platform are investigated, and hydrodynamic and structural characteristics according to platform shapes and characteristics during transportation and installation are confirmed. Most platforms are composed of pontoons or corner columns, and these are mainly located below the waterline to minimize the impact of breaking waves and supplement the lack of buoyancy of the center column. These pontoons and corner columns are designed with a simple shape to reduce manufacturing and assembly costs, and some platforms additionally have reinforcements such as braces to improve structural strength. Most of the systems are assembled in the yard and then moved by tugboat and installed, and some platforms have been developed with a dedicated barge for simultaneous assembly, transportation and installation. In this study, we intend to secure the basic data necessary for the design, transportation, and installation procedures of floating offshore wind turbine systems with a tension-leg platform.

• 풍력에너지저널
• /
• 제13권4호
• /
• pp.17-25
• /
• 2022

In this study, the response characteristics of two semi-submersible platforms with an IEA 15 MW reference wind turbine are compared. The nacelle acceleration, platform motion and generator power of FOWT applying a VolturnUS-S platform developed by the University of Maine and PentaSemi platform developed by the Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering are compared in operational conditions. Numerical simulations are performed based on the marine environmental conditions of the U.S east coast. In the FOWT to which the PentaSemi platform is applied, the nacelle acceleration and platform pitch angle are rather high, but the results of both platforms satisfied the design criteria at all operating wind speeds. The platform yaw angle of PentaSemi platform to which a yaw control catenary mooring system is applied is significantly smaller than the platform yaw angle of VolturnUS-S. Also, despite the relatively large nacelle acceleration and platform pitch angle, the generator power is higher on the PentaSemi platform. This means that the generator power dominates the control system rather than the nacelle and platform motion.

• 대한조선학회지
• /
• 제57권2호
• /
• pp.4-5
• /
• 2020