8MW급 부유식 해상풍력터빈의 요 운동 특성에 관한 수치연구

Abstract

본 연구는 8MW급 부유식 해상풍력터빈의 요(yaw) 운동 특성을 실험 및 수치 해석을 통해 규명하고자 하였다. 특히, 모형 시험 중 비의도적으로 발생한 요 운동에 주목하였으며, 이를 CFD 해석을 통해 재현하고 그 발생 메커니즘을 분석하고자 하였다. 관측된 요 운동은 플랫폼의 고유주기와 유사한 느린 주기의 요 운동(slowly varying yaw)에 의해 유도되었으며, 이로 인해 파 주파수에 반응하는 파 유도 요 운동(wave-induced yaw)이 발생한 것으로 해석하였다. 이러한 느린 주기의 요 운동은 실험 중 발생한 난류 유동이나 계류 조건의 비대칭성 등 실험적 불확실성에 기인한 것으로 판단된다. CFD 해석을 통해 이 현상을 재현하기 위하여 실험과 동일한 조건에서 규칙파 및 불규칙파를 대상으로 수행하였다. 규칙파 조건에서는 파고, 파주기, 파향의 변화에 따른 요 응답 특성을 분석하였으며, 불규칙파 조건에서는 비의도적으로 발생하는 요 운동을 확인하고자 하였다. 추가적으로, 플랫폼 하부 구조 형상이 요 운동에 미치는 영향을 분석하기 위해 육각형, 사각형, 원형의 세 가지 컬럼 형상을 설정하고, 각 형상에 따른 요 응답의 크기 차이를 비교하였다.