• 기계와재료
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• 제22권2호
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• pp.72-81
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• 2010

본고에서는 유럽, 미국, 일본에서 활발하게 수행되고 있는 해상 풍력발전시스템을 위한 부유식 플랫폼에 대한 연구활동 및 기술내용에 대해서 논하고자 한다. 아직까지 부유식 해상 풍력발전 시스템이 실증되지는 않았지만 현재 실증을 추진하고 있으며, 앞으로 늦어도 10년 내에 부유식 해상풍력 발전단지의 조성이 가시화 될 것으로 예상하고 있다. 본고를 통하여 지금까지 부유식 해상풍력 발전시스템으로 제안된 여러 가지 형태의 개념설계안을 검토하였다. 육지 면적이 좁고 인구밀도가 높은 반면에 삼면이 바다로 둘러싸여 있는 우리나라에서도 부유식 해상 풍력발전 시스템 기술개발이 필요할 것으로 판단된다. 이를 위하여 우선적으로 풍력발전 시스템 자체의 성능을 예측하고 해석할 수 있는 프로그램의 개발과 해상에서 이를 지지하는 플랫폼의 거동예측 프로그램을 결합한 시스템적인 설계해석 프로그램의 자체개발 및 보유가 필요하다. 이를 위해서는 풍력발전 분야의 전문가들뿐만 아니라 플랫폼을 설계할 수 있는 해양공학 분야의 전문가들과의 융합연구가 요망된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.179-186
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• 2021

재생에너지 3020 이행계획, 한국판 뉴딜 계획 등에 따라 신재생에너지 생산 비중 증가 대응과 해상풍력발전 12GW 건설을 위해 어업생활권 점유 대안 마련과 주민 수용성 제고를 위한 방안이 요구된다. 본 연구는 동해에 적합한 해상풍력발전단지와 연계한 수산자원 공존모델의 차별방안을 제시하였다. 동해는 부유식 해상풍력 발전단지 조성의 최적지로 단지 내 공유수면을 활용하여 외해양식에 적합한 고부가가치 어종인 참다랑어를 양식함으로써 에너지 생산, 수산자원 개발, 관광산업화를 통한 이익 창출로 경제적 효과 발생을 예측하였다. 또한, 운영관리 기술 공유 등으로 예산 감축, 스마트 관리 추진과 어민소득 증대 가능성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.455-463
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• 2012

본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.905-911
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• 2012

부유식 해상풍력발전기의 시뮬레이션을 위해서 본 연구에서는 2MW 육상 풍력발전기에 부유구조물인 Tension Leg Platform(TLP) 구조를 추가하였다. 기상청 관측데이터와 해수면으로부터의 높이에 대해 풍속을 정의하는 지수법칙을 이용하여 풍하중을 산출하고 블레이드와 타워에 일정한 높이간격으로 적용하였다. 상대모리슨 방정식을 이용하여 파랑하중을 모델링하였다. 블레이드의 회전속도를 정격속도인 18rpm 으로 고려하고, 풍하중과 파랑하중 작용 시 2MW의 부유식 해상풍력기의 동적거동 해석을 수행하였다. 파랑하중에 대한 해상풍력기의 공진특성을 조사하기 위해 타워와 블레이드의 탄성체 모델을 구성하여 해상풍력기의 고유진동수를 계산하였다. 타워와 블레이드의 탄성효과가 해상풍력기의 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 타워만 탄성체로 구성된 탄성타워모델과 타워와 블레이드가 탄성체로 고려된 탄성타워 블레이드모델을 각각 강체 모델과 비교하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 추계학술발표회
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• pp.176-177
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• 2017

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.213-215
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• 2019

본 논문은 해양공간계획법에 근거한 해양에서의 다양한 용도 경합이 예상되는 울산 부유식 해상풍력발전단지 조성사업에 대하여 살펴보고자 한다. 해양공간계획법에 따르면 다양한 용도가 중첩되는 경우, 자연환경, 사회경제적 여건 및 주변 해역의 이용 및 보전 현황 등을 고려하여 관리의 우선순위를 정해야 한다. 이에, 해상풍력발전단지 설립에 따른 해양환경 및 천연자원 영향성 평가의 경제적 피해액을 추정한다. 이는 해양공간계획 시, 용도지정 우선순위를 정할 때 객관적 자료가 될 수 있고, 나아가 효율적인 풍력발전단지 운영을 위한 기초 자료가 될 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.658-665
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• 2019

신재생 에너지 자원중 풍력발전은 비약적인 기술 발전과 시장 규모가 급속하게 성장하고 있다. 최근 육상풍력발전단지의 공간적 한계, 환경 문제 등으로 인하여 설치 공간이 해상으로 이동되었고, 더욱 풍부한 풍황 조건을 가진 깊은 수심에 설치되는 부유식 해상풍력단지의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 해상교통관점에서 해상풍력단지의 최적위치 선정은 선박과 풍력기들의 간섭을 최소화 하고 사고 확률이 적은 곳이며, 선박 밀집도가 낮은 해역이 최적위치로 선정된다. 본 연구에서는 유전 알고리즘 기반의 계절별 1주일 기간 선박자동식별장치 데이터를 유전자 및 염색체로 구성하였다. 80개의 유전자로 구성하고 유전 알고리즘의 적합도 평가를 거쳐 부유식 해상풍력단지의 계절별 최적위치를 선정하였다. 더 나아가 계절별 최적위치 점수를 합산하여 최종 최적위치를 선정하였다. 분석 해역에서 최적위치는 11개로 나타났으며, 해상교통관점에서 유전 알고리즘을 통한 최적위치 선정이 적용 가능함을 확인하였다.

• 전산구조공학
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• 제26권2호
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• pp.19-24
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• 2013

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.77-83
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• 2011

본 논문에서는 해상 부유식 풍력타워의 동역학 모델링이 제시되고, 다양한 해상환경하중인 풍하중, 파랑하중을 모델링하여 플랫폼의 동적 거동해석을 수행하였다. 풍하중을 모델링하기 위해 풍속은 높이에 따라 변하도록 고려하였고, 파랑하중은 상대운동 모리슨방정식을 이용하여 모델링 하였다. 동적 거동해석을 위해 동역학해석프로그램인 ADAMS 를 이용하였다. 부유식 플랫폼에 많이 쓰이는 tension leg platform 의 네 가지 타입에 대해 동적 거동특성을 비교하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.209-215
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• 2017

대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전시스템은 정 사각형(폭 150m) 부유식 플랫폼 컬럼 상부에 4기의 3MW 풍력터빈이 설치된다. 전방 풍력터빈으로부터 발생되는 후류는 터빈배치에 따라 후방 풍력터빈의 출력성능과 하중특성에 불리한 영향을 미치므로 후류간섭에 대한 유동해석을 통해 최적배치설계가 실시되어야 한다. 본 논문에서는 플랫폼 배치조건($0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$) 변화에 따른 개별 풍력터빈의 출력특성 및 연간에너지생산량을 확인하기 위해 풍속변화(8m/s, 11.7m/s, 19m/s 25m/s)에 대한 비정상상태 CFD 해석을 실시하였다. 레일리분포를 적용한 연간에너지생산량 계산결과는 각 배치조건에 따라 다르게 나타났으며, 해석결과에 근거하여 후류손실이 최소화 될 수 있는 최적 배치설계를 제안하였다.