• Title/Summary/Keyword: 부유식 라이다

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Optimized design and verification of Ship-type Floating Lidar Buoy system for Wind resource measurement in the Korean West Sea (서해안 해상풍력단지 풍황관측용 부유식 라이다 운영을 위한 선박형 부표식 최적화 설계 및 검증)

  • Yong-soo Gang;Jong-kyu Kim;Baek-beom Lee;Su-in Yang;Jong-wook Kim
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • 2022.06a
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    • pp.161-164
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    • 2022
  • 부유식 라이다는 해상풍력단지 조성시 필수적으로 수행하고 있는 풍황관측 업무에 새로운 패러다임을 제공하고 있는 시스템으로, 전통적으로 풍황관측을 수행하고 있던 해상기상관측탑을 대체하여 사업 초기의 대규모 공사를 획기적으로 축소하여 시간과 비용을 절약하고, 환경적 영향을 최소화 하며, 지역사회의 반발 요소까지 줄일 수 있어 해당 업계의 표준으로 자리잡고 있는 중이다. 다만 부표식의 동요에 따른 외란적 요소가 관측자료의 신뢰성에 영향을 미치는 만큼 안정적인 플랫폼의 설계 및 검증이 매우 중요한 상황이며, 국내에서는 해당기술에 대한 늦은 진입으로 인해 다수의 외산장비 제조사들이 국내시장까지 선점하고 있는 상황이다. 한국의 서해안은 천해 환경으로 조석차가 매우 커 지역에 따라 강한 조류가 반복적으로 나타나며, 계절별로 상이한 강한 에너지의 파랑이 형성되는 등 플랫폼에 안정도에 많은 영향을 미치는 바다 환경을 갖고 있다. 본 논문에서는 이러한 복잡한 환경적 특성을 갖고 있는 우리나라의 해역에 라이다 운영에 적합한 부표식에 대한 연구를 수행하며, 우선적으로 적용하였던 선박형 부표식의 최적화 설계 및 검증 사례를 소개하고, 향후 다양한 플랫폼 개발에 토대가 되는 중요 개념을 도출하고자 한다.

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Design of Ship-type Floating LiDAR Buoy System for Wind Resource Measurement inthe Korean West Sea and Numerical Analysis of Stability Assessment of Mooring System (서해안 해상풍력단지 풍황관측용 부유식 라이다 운영을 위한 선박형 부표식 설계 및 계류 시스템의 수치 해석적 안정성 평가)

  • Yong-Soo, Gang;Jong-Kyu, Kim;Baek-Bum, Lee;Su-In, Yang;Jong-Wook, Kim
    • Journal of Navigation and Port Research
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    • v.46 no.6
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    • pp.483-490
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    • 2022
  • Floating LiDAR is a system that provides a new paradigm for wind condition observation, which is essential when creating an offshore wind farm. As it can save time and money, minimize environmental impact, and even reduce backlash from local communities, it is emerging as the industry standard. However, the design and verification of a stable platform is very important, as disturbance factors caused by fluctuations of the buoy affect the reliability of observation data. In Korea, due to the nation's late entry into the technology, a number of foreign equipment manufacturers are dominating the domestic market. The west coast of Korea is a shallow sea environment with a very large tidal difference, so strong currents repeatedly appear depending on the region, and waves of strong energy that differ by season are formed. This paper conducted a study examining buoys suitable for LiDAR operation in the waters of Korea, which have such complex environmental characteristics. In this paper, we will introduce examples of optimized design and verification of ship-type buoys, which were applied first, and derive important concepts that will serve as the basis for the development of various platforms in the future.

Implementation and validation of a motion compensation algorithm for Floating LiDAR System (부유식 라이다 시스템 모션 보정 알고리즘의 구현 및 검증)

  • Miho Park;Hyungyu Kim;Kyeongrok Mun;Chihoon Hur
    • Journal of Wind Energy
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    • v.14 no.4
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    • pp.87-97
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    • 2023
  • Due to the limitations of onshore wind power, the wind power industry is currently transitioning to offshore wind power. There has been active research on the development of a floating LiDAR system (FLS) that is easy to install at a low cost. The Carbon Trust published a commercialization roadmap for FLS in 2013, and an updated version was released in 2018, taking into account industry experience. The roadmap divides the development maturity of FLS into three stages: Stage 1 (prototype), Stage 2 (pre-commercialization), and Stage 3 (commercialization), each of which requires availability and accuracy assessment. The results must meet the requirements of the Key Performance Index (KPI) for each stage. Therefore, when developing FLS, the motion compensation algorithm of the FLS is essential because the LiDAR can produce incorrect measurements of wind speed and direction due to the six degrees of freedom in motion. In this study, we implemented the FLS motion compensation algorithm developed by Nassif, F.B. et al. and validated it using data provided by Fraunhofer. In conclusion, the results showed that the determination coefficients of wind speed and wind direction were improved compared to those obtained from the met mast.

A study on a Carbon Trust OWA Stage 2 Domestic Verification Case in the Yellow Sea (서해 해상 환경에서 선박형 부유식 라이다의 Carbon Trust OWA Stage 2 국내 인증 사례에 대한 고찰)

  • Yong-Soo Gang;Dong-Chan Chang;Su-In Yang;Baek-Bum Lee
    • Journal of Wind Energy
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    • v.15 no.1
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    • pp.50-59
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    • 2024
  • Floating LiDAR systems provide significant savings in cost and time compared to the fixed meteorological mast measurement type, and have the advantage of being able to be deployed in various locations due to less restriction on the depth of the installation site. However, to use the wind data collected by a floating LiDAR system commercially, verification procedure is required to ensure that the collected data have sufficient availability. The Carbon Trust OWA roadmap presents guidelines in three stages for the reliability of the wind data collected using a floating LiDAR system. Companies developing wind farms are requesting at least Stage 2 (pre-commercial stage) presented by OWA, and many overseas companies are leading the domestic and overseas markets. In this paper, we introduce the case of OWA Stage 2 certification for the commercial operation of floating LiDAR systems.

Investigation of Applicability of OpenFOAM for Regular Wave Modeling of Floating Vertical Plate (부유식 연직판의 규칙파 모델링을 위한 오픈폼 적용성 검토)

  • Oh, Sang-Ho;Kim, Gunwoo
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.29 no.6
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    • pp.382-388
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    • 2017
  • This study performed an OpenFOAM-based numerical modeling for simulating performance of wave reduction by a floating vertical plate. Based on the Waves2FOAM library, an internal wave generation and energy dissipation with sponge layers schemes were further implemented. The performance of wave generation and dissipation was first tested with a simple two-dimensional analysis. Then, numerical simulation was carried out with the experimental data of Briggs et al. (2001) for the two regular wave cases. In general, the modeling results agreed well with the experimental data, showing better agreement than the numerical analysis by WAMIT that is included in Briggs et al. (2001).

Development of Software for Measuring Suspended Sediment Concentration Using Acoustic Backscatter Data from Automatic Flow Monitoring Station (자동유량관측소 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정을 위한 소프트웨어 개발)

  • Geunsoo Son;Youngsin Roh;Dongsu Kim;Suin Choi
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.489-489
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    • 2023
  • 최근 유량 측정을 위해 사용되는 ADCP를 통해 부가적으로 측정되는 초음파산란도 자료를 활용하여 부유사농도를 측정하는 연구가 수행되고 있다. 이에 국내에서는 국가하천에 설치되어 있는 자동유량관측소의 초음파산란도를 활용하여 연속적인 부유사농도를 측정하는 연구가 수행되고 있다. 이를 통해 10분 단위로 연속적인 유사량 자료를 생산할 수 있을 것으로 기대되며, 현재 유사량 측정결과의 제공을 위해 사용되는 유량-유사량 관계곡선의 산포로 인한 신뢰도 문제를 개선할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나, 이미 설치된 자동유량관측소의 H-ADCP 원시데이터를 활용하여 다지점에서 부유사농도를 측정에 대한 분석을 수행하기 위해서는 초음파산란도의 보정, 관계식 개발, 관계식 적용을 통한 유사량 측정 결과의 분석을 위한 소프트웨어 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 초음파산란도 자료를 이용하여 부유사농도를 분석할 수 있는 소프트웨어 개발하고자 하였다. 개발된 소프트웨어는 Microsoft Visual Studio를 이용하여 C# 언어를 사용하여 개발하였으며, ComponentOne 라이브러리를 활용하여 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 구현하였다. 소프트웨어의 구성은 H-ADCP 원시자료와 실측 부유사농도 자료와의 시간동기화를 통해 동일시간에서 측정된 자료를 획득, 초음파산란도의 보정과 지표로 활용할 초음파산란도의 측정영역 분석, 초음파산란도-부유사농도와의 다중 회귀를 통한 관계식 개발 및 통계 분석결과 도출, 관계식을 활용한 부유사농도 계산을 수행할 수 있도록 구성하였다. 본 연구를 통해 개발된 소프트웨어를 통해 추후에 시범적용 예정인 자동유량관측소의 초음파산란도를 활용 부유사농도 측정 방법에 대한 분석 효율성을 향상시키고, 지속적인 개선을 통해서 실제 실무에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.

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Validation of Floating LiDAR System for Development of Offshore Wind Farms (해상풍력단지 개발을 위한 부유식 라이다 검증)

  • Lee, Jin-Jae;Kang, Seung-Jin;Lee, Gwang-Se;Kim, Hong-Woo;Kim, Sung-One;Ahn, You-Ock;Kyong, Nam-Ho
    • New & Renewable Energy
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    • v.16 no.3
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    • pp.35-41
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    • 2020
  • In this study, a floating LiDAR system (FLS) is investigated through a field test involving two steps. First, correlations among wind speeds, measured using the met mast and two LiDARs, are computed to analyze the acceptance criteria of LiDAR for measuring wind speed. The results of the analysis show that the slopes of single variant regression between mean wind speeds are below 1.03 and the coefficient of determination is above 0.97. Next, correlations among wind speeds measured using the FLS and a fixed LiDAR are determined through a field test carried out in Doomi-doo, Tong-young, Gyeongsangnam-do. The FLS is installed 300 m away from the fixed LiDAR on the ground. The results show that the slope of single variant regression is approximately 1.0275 and the coefficient of determination is above 0.971. According to the IEA/wind 18 recommendation, it is found that the developed FLS measures valid wind speeds to assess wind resources for the development of offshore wind farms.

Design Optimization of an Offshore Structure based on Approximation Techniques (근사화 기법 기반 해양구조물의 설계 최적화)

  • Shim, Chun-Sik;Song, Chang-Yong
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.689-692
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    • 2011
  • 본 논문에서는 해양작업 상태의 하중조건을 고려한 부유식 원유생산 저장 하역 장치에 설치된 라이져 보강구조의 강도설계에 관련하여 다양한 근사화 기법 기반 설계 최적화 및 그 성능을 비교하고자 한다. 설계 최적화 문제는 하중조건별 구조강도의 제한조건 하에서 중량을 최소화하여 설계변수인 구조 부재치수가 결정되도록 정식화 된다. 비교 연구를 위해 사용된 근사화 기법은 반응표면법 기반 순차적 근사최적화(RBSAO), 크리깅 기반 순차적 근사최적화(KBSAO), 그리고 개선된 이동최소자승법(MLSM) 기반 근사최적화 기법인 CF-MLSM와 Post-MLSM이다. 본 연구에 적용한 MLSM 기반 근사최적화 기법들은 제한조건의 가용성을 보장할 수 있도록 새롭게 개발되었다. 다양한 근사화 모델 기반 설계 최적화 기법에 의한 결과는 설계 해의 개선 및 수렴속도 등의 수치적 성능을 기준으로 실제 비근사 설계최적화 결과와 비교검토 하였다.

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Wind resource evaluation and verification of wind map with simultaneous observation at six offshore locations in Gunsan and Yeonggwang (군산·영광 해상 6개 지점 동시 관측을 통한 풍력자원 평가 및 바람지도 검증)

  • Moon-Seon Jeong;In-Sung Jeon;Ji-Young Kim
    • Journal of Wind Energy
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    • v.14 no.3
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    • pp.5-13
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    • 2023
  • Floating LiDAR systems (FLSs) are used in many countries because they are easier to install than stationary weather towers, have low maintenance costs, and can be installed in deep sea areas. However, FLSs are rarely used in Korea due to a lack of clear evaluation criteria to verify the reliability and uncertainty of their measurements. This study is the first to verify the reliability of FLSs in Korea with one-year simultaneous observation of six lidar systems - two fixed and four floating systems - in sea areas of Gunsan and Yeonggwang. The reliability of FLSs measurement data was verified by comparison between fixed and floating systems. Moreover, differences between existing wind resource maps and the data observed from the six points were analyzed and wind resource maps were calibrated. The results show a return rate of more than 95 % of the observed data and strong correlations between fixed and floating systems (average R2 of 0.977). Additionally, errors in wind speed predictions to produce a wind resource map could be significantly reduced from 5.7 % to 0.6 % after calibrations with the observation data.

Design of Riser in 1MW OTEC system mounted on Floating Barge (해상 부유식 1MW 해수온도차발전 시스템의 라이저 설계)

  • Kwon, YongJu;Jung, DongHo;Kim, HyeonJu
    • Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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    • v.18 no.1
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    • pp.22-28
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    • 2015
  • The design on a riser in 1MW OTEC system is performed. The minimum diameter of the riser is decided depending on intake quantity of deep-sea water to supply an OTEC cycle. An applicable pipe material is selected from analyzing the properties of commercial pipes. The selected HDPE pipe with the low density and strength is reinforced with a lumped block attached at the end of and wire ropes along the riser. A lumped block, connected to a floating structure by wire ropes, with 25% and 50% weight of a GFRP riser is designed to be attached the end of a riser. The structural safety of the HDPE riser with wire rope supporting axial loads induced by a lumped block is analyzed under the harsh ocean environmental condition near Hawaii ocean with the numerical method. The final dimension of the riser and accessories is determined considering the economic point of view. The designed riser will be applicable to the construction of the 1 MW OTEC pilot plant.