• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권8호
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• pp.1063-1069
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• 2011

본 논문은 2 MW급 풍력터빈 3기로 구성된 6 MW 해상풍력발전단지의 풍력터빈 이격거리에 따른 공기역학적 출력 변화를 전산유동해석을 활용하여 연구한 것이다. 육상 뿐만 아니라 해상풍력발전단지에 있어서 레이아웃 설계는 풍력발전단지 초기 투자비, 년간 발전량 및 유지보수비에 영향을 끼치는 핵심 인자이다. 각 풍력터빈 로터에 대해서 모멘텀 소스를 가지는 액츄에이터 디스크가 아닌 완전한 3-D 모델에 대해서 전산유동해석 기법을 적용하여 연구하였으며 이는 기술적으로 큰 의미를 가진다. 본 논문의 연구결과는 향후 해상풍력발전단지 레이아웃 설계에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제1권3호
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• pp.161-170
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• 2012

전 세계적으로 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 풍력은 높은 경제성으로 인하여 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 국내에 서도 서남해 지역에 대규모 해상 풍력발전단지 연구개발을 진행중에 있다. 현재 풍력발전단지 운영을 위한 SCADA 시스템의 국내 기술 수준은 매우 낮은 수준으로 대규모 발전단지에 적용이 가능한 SCADA 시스템 개발이 시급한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 대규모 해상풍력발전단지 SCADA 시스템 개발을 위해서 필요한 고려 사항과 이를 바탕으로 SCADA 시스템 설계 내용을 기술하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.500-503
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• 2009

국내 해역의 해상풍력 개발 가능량을 평가하기 위하여 풍황, 수심 등을 고려하여 개발 가능량을 추정하였다. 풍력등급 3 이상, 수심 50 m 이내의 영역에 대하여 사회.환경적 영향을 고려하기 위한 제약조건을 반영하여 개발 가능량을 산출하였으며, 현재의 기술수준으로 개발 가능하다고 판단되는 수심 30 m 이내의 영역에 대한 개발 가능용량이 약 11 GW 정도로 추정됨에 따라 풍력발전 용량을 2030년까지 7.3 GW 이상 확보하고자 하는 국가 신재생에너지 보급목표의 달성 가능성이 기대된다. 본 연구결과는 해상풍력 개발단지 선정을 위한 기초 자료로 활용되며, 입지 선정 후 기상관측, 환경영향조사 등의 세분화된 단지조사를 통한 해상풍력 실증단지 설계 및 경제성 평가 등이 계속 진행될 예정이다.

• 기계와재료
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• 제22권2호
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• pp.72-81
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• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.156-163
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• 2015

전기자동차 또는 수소를 이용한 연료전지 자동차 등 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요는 전기에너지이며, 따라서 풍력 등 신재생에너지 자원을 이용한 에너지 생산 및 공급 전략은 미래의 지속가능한 에너지 시스템 구축에 필수적 고려 요소이다. 신재생에너지 자원 기반의 에너지 생산 시스템은 비단 관련 요소 기술의 개발 및 효율 향상뿐만 아니라 자원 잠재성의 지역적 특성 및 관련 기술들의 최적 설계를 포함한 새로운 공급 전략이 반드시 수반되어야 한다. 본 연구에서는 미래 도로운송부문에서의 주요 에너지 수요 만족을 위한 풍력기반 전력생산 공정 설계 및 최적화를 수행하였으며, 다양한 설계 대안들의 경제성을 평가 및 분석하였다. 최소비용을 목적함수로 설정하고, 수요만족, 에너지 흐름, 최대기술 용량 및 부지사용 제한 등 다양한 제약조건을 포함한 혼합정수선형계획(MILP)모델을 개발하였다. 특히 육상 풍력단지 조성 시 사용 가능한 부지 제한성 및 해상 풍력단지의 높은 자원 잠재성 등 실제 풍력 단지 조성 시 고려되어야 할 다양한 실제적 요소를 제약 조건으로 포함하였다. 제안된 최적화 모델의 효용성을 검증하기 위하여 육/해상 풍력발전단지를 포함한 제주도 전력생산 시스템 설계 문제에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 모델을 통하여, 해상 및 육상 풍력단지 간의 비용 효율성 등 제주도에 적합한 최적 공급 시스템을 설계하였으며 경제성을 평가하였다. 또한 사용가능 부지면적에 관한 정책, 필요 부지면적 및 기술의 생산비용 변화 등 주요 비용 관련 변수에 관하여 최종 전력 생산 비용의 민감도 분석을 수행 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.267-268
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• 2010

본 논문에서는 풍력발전단지 설계를 목적으로 사용되고 있는 EMD사의 WindPRO2.6을 이용하여 서남해안에 설치된 50m 높이의 Met mast에서 1년 동안 관측된 풍황자원을 분석하고, 특정 풍력발전기를 적용하여 40MW급 해상풍력발전단지를 설계했을 경우 연간 생산되는 발전량을 예측하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.163-170
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• 2011

해상풍력단지 설계과정의 일환으로 실험계획법의 일종인 반응표면분석법을 이용하여 풍력터빈의 최적 배치조건을 연구하였다. 총 36기 터빈을 해상에 설치한다는 가정 하에 터빈들의 행렬조합, 행간 및 열간거리를 반응표면 분석시의 설계변수로 사용하였으며, 터빈 후류손실에 의해 저하되는 발전효율과 내부 전력선 공사비를 목적함수로 고려하였다. 이러한 설계변수와 목적함수간의 관계를 이용한 반응 최적화 분석을 통해 목표 설계조건을 도출하였으며, 해상풍력단지의 경제성을 확보하기 위한 풍력터빈의 배치조건은 "설계범위에서 행수 및 행간거리를 최소화하고, 최적 열간거리를 산정하여 적용해야 한다"는 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1489-1504
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• 2014

본 논문은 국내 서남해안 해상풍력발전 하부기초설계 시 신뢰성 기반의 한계상태설계법 적용을 위한 말뚝기초의 부분안전계수를 제안하고자 한다. 우선, 해상풍력관련 국제 설계기준서인 IEC, GL, DNV, API, ISO, EUROCODE 등에서 제시한 다양한 부분안전계수 및 저항계수를 비교 분석하였다. 그리고 부안-영광 및 새만금 해역의 서남해안 해상풍력단지의 지반조사 결과를 가지고 불확실성 분석을 수행하였다. 불확실성 분석 결과를 토대로 신뢰성해석을 수행하여 지반정수에 대한 부분안전계수를 산정하였으며, 서남해안 지역의 해상풍력 말뚝기초의 부분안전계수는 1.3으로 평가되었다. 본 논문에서 제안된 부분안전계수는 서남해안에서의 지반조사 결과를 근거로 산정된 것이므로 기타 광역단위 해역에 활용하기 위해서는 추가적인 조사 및 지반정수에 대한 불확실성 분석을 통해 보정이 필요하다고 판단된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1003-1012
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• 2022

풍력발전시스템의 터빈과 하부구조에 전달되는 수평방향의 에너지 전달은 시스템의 안전성 유지 측면에서 매우 중요한 요소이지만 지진, 태풍과 같은 대규모 연안재해에 취약할 수 밖에 없다. 연안 또는 먼 해상에 구축되는 풍력발전시스템은 연안재해에 취약한 지역에 설치 시 보다 견고한 설계가 요구되기 때문에 초기 투자비용의 증가로 사업의 경제성 측면에서 매우 불리하다. 본 연구에서는 연안재해의 리스크를 저감한다는 관점에서 풍력발전단지의 최적 부지를 선정하기 위해 GIS 기법을 사용하였다. 우리나라 서해와 남해의 지진 현황, 서해와 남해에 영향을 미치거나 통과하는 태풍의 이동경로와 강도도 복합적으로 분석하였다. 이에 연안재해 위험이 가장 낮은 최적의 해상풍력단지 부지를 선정했고, 향후 해당지역 해상풍력 프로젝트의 기초연구자료로 활용하고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.61-69
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• 2024

해상풍력 단지 개발 시 파랑은 구조물 설계 하중 결정과 단지 배치 등에 있어서 필수적으로 고려되어야 한다. 그러나 해상풍력 개발지역으로 간주되고 있는 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 후측 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 MIKE 21 모델을 이용하여 2021년 1년간 왕등도 중심의 서남해 파랑 후측을 통해 왕등도 인근 파랑 특성을 분석하였다. 파랑 후측 결과 상왕등도 부이와 부안 부이에서 유의파고에 대한 RMSE가 0.177, 0.225 Pearson 상관계수는 0.971, 0.970으로 높은 재현성을 보여주었다. 모델의 검증 후 왕등도 인근 해역에 대한 파랑 특성을 분석한 결과 계절에 따라 파랑이 크게 달라지는 경향을 보였다. 최대 유의파고 발생 시 위치별로 큰 차이를 보였으며 이는 해상풍력 구조물의 설계 하중 결정에 있어 중요한 영향을 미칠 것으로 예상된다.