NREL BModes를 적용한 부유식 파력-해상풍력발전시스템의 동특성 해석

Abstract

최근 세계적으로 석유, 석탄 등의 천연자원, 화석연료 등의 에너지 고갈과 함께 대체 에너지에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 파력-해상풍력 부유식 발전시스템 설계 시 구조적 동특성을 고려한 설계가 이루어지는데 고정식 구조물과는 달리 경계조건이 자유로이 움직일 수 있는 자유도가 부여되므로 시스템의 구조적 동특성이 고정된 경우와는 다른 특성을 갖게 된다. NREL(미국 신재생에너지 연구소)에서 공개된 부유체를 고려할 수 있는 BModes 프로그램의 모드해석 결과와 하부 고정경계조건을 적용한 결과를 분석 및 비교하였으며, 구조물 설계 시 이를 고려한 블레이드의 rotating 및 passing frequency, 제어기 설계 등 시스템 설계 시 활용할 수 있는 연구를 수행하였다. 부유식 구조물의 경우 고정식에 비하여 경계조건이 보다 flexible하게 되므로 mass/stiffness ratio가 커져 고유진동수가 낮아지게 되는 것을 확인할 수 있었고 또한, 차수별로 고정식과는 다른 형태의 모드형상이 발생함을 알 수 있었다. 본 논문의 해석기법과 분석 자료는 부유식 발전시스템 구조물의 동적 설계 및 동적 성능 평가 시 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.자유로이 움직일 수 있는 자유도가 부여되므로 시스템의 구조적 동특성이 고정된 경우와는 다른 특성을 갖게 된다. NREL(미국 신재생에너지 연구소)에서 공개된 부유체를 고려할 수 있는 BModes 프로그램의 모드해석 결과와 하부 고정경계조건을 적용한 결과를 분석 및 비교하였으며, 구조물 설계 시 이를 고려한 블레이드의 rotating 및 passing frequency, 제어기 설계 등 시스템 설계 시 활용할 수 있는 연구를 수행하였다. 부유식 구조물의 경우 고정식에 비하여 경계조건이 보다 flexible하게 되므로 mass/stiffness ratio가 커져 고유진동수가 낮아지게 되는 것을 확인할 수 있었고 또한, 차수별로 고정식과는 다른 형태의 모드형상이 발생함을 알 수 있었다. 본 논문의 해석기법과 분석 자료는 부유식 발전시스템 구조물의 동적 설계 및 동적 성능 평가 시 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.