모형시험 계측 데이터 기반 15MW 부유식 풍력터빈의 탈착형 계류시스템 수치해석 응답 분석 연구

Abstract

본 연구는 탈착형 계류시스템이 적용된 15MW급 부유식 해상풍력터빈을 대상으로 극한 해상환경 조건에서의 동적 응답 특성을 수치적으로 분석하였다. 수치해석은 선박해양플랜트연구소에서 개발한 자체 in-house code를 기반으로 수행되었으며, 국제표준 설계하중조건(DLC 6.2)을 적용하였다. 이를 위해 Fig. 1과 같이 부유체 및 계류선을 각각 고차경계요소법, 유한요소법 기반으로 수치모델로 구성하여, 풍하중, 파랑하중, 조류하중이 동시에 작용하는 조건에서 Fig. 2와 같이 6자유도 운동과 계류선 장력 응답을 시뮬레이션하였다. 또한, 모형시험을 통해 계측된 시계열 응답 데이터를 활용하여 수치해석 결과와 비교분석하였다. 분석결과, Surge, Heave, Pitch 운동에서 최대 응답이 각각 28.7 m, 3.1 m, 6.3°로 나타났으며, 계류선 장력은 최대 15.8 MN 수준으로 계측치와 유사한 경향을 보였다. 본 연구는 탈착형 계류시스템이 적용된 대형 부유식 풍력터빈의 운동 안정성 및 구조 건전성 검토와 실해역 설계 검증을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.