바퀴구조를 이용한 인장계류식 풍력발전 플랫폼의 개념설계

Abstract

반영구적이고 풍부하다는 장점을 가진 풍력발전은 화석연료를 대체할 신재생에너지로 각광받고 있다. 대부분의 풍력 발전기들은 지상에 건설되어왔지만, 소음 민원과 좋은 풍황을 가진 설치장소의 미비로 해상에 풍력발전기를 건설하는 방법이 대두되었다. 일반적으로 해상은 민원문제로부터 자유로울 뿐더러 지상보다 더 뛰어난 풍황조건을 가졌기 때문에 해상 풍력발전기의 건설이 빠르게 늘어났다. 최근에는, 더 좋은 풍황지역을 찾기 위해 풍력발전기를 해상에 띄워놓는 부유식 풍력발전기가 제시되었다. 부유식 풍력발전기는 부유력 생성 매커니즘에 따라 인장계류방식(TLP), 푼톤 방식, Spar 방식의 3가지로 분류된다. 본 연구에서는, 바퀴구조물을 사용한 새로운 부유식 풍력발전 플랫폼이 제시되었다. 대칭 바퀴구조물을 사용함으로써, 계류시스템에 걸리는 장력의 변화를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 더 좋은 동적 거동 결과를 얻어낼 수 있었다. DNV rule에 따라 환경하중이 산출되었다. 플랫폼의 좌굴 해석이 시행되었고, 바퀴살 구조물 부분과 바퀴 구조물 부분에 적절한 국제설계기준을 적용하여 극치환경조건에서의 구조해석을 시행해 보았다. 미국신재생에너지연구소(NREL)에서 개발된 FAST code를 사용하여 동적 해석을 진행해 보았다. 다른 모델과의 비교 분석을 위하여 MIT/NREL TLP model과 TLB model이 선택되었고, 본 연구에서 제시한 모델 함께 동적 해석 비교 분석과 간단한 경제성 비교 분석을 진행했다.