• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.35 no.2
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• pp.109-117
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• 2022

There has been an increasing number of studies on photovoltaic energy generation system in an offshore site with the largest energy generation efficiency, as increasing the researches and developments of renewable energies for use of offshore space and resources to replace existing fossil fuels and resolve environmental challenges. For installation and operation of floating photovoltaic systems in an offshore site with harsher environmental conditions, a stiffness of structural members comprising the total system must be reinforced to inland water spaces as dams, reservoirs etc., which have relatively weak condition. However, there are various limitations for the reinforcement of structural stiffness of the system, including producible size, total mass of the system, economic efficiency, etc. Thus, in this study, a floating breakwater is considered for reducing wave loads on the system and minimizing the reinforcement of the structural members. Wave reduction performances of floating breakwaters are evaluated, considering size and distance to the system. The wave loads on the system are evaluated using the higher-order boundary element method (HOBEM), considering the multi-body effect of buoys. Stresses on structural members are assessed by coupled analyses using the finite element method (FEM), considering the wave loads and hydrodynamic characteristics. As the maximum stresses on each of the cases are reviewed and compared, the effect of floating breakwater for floating photovoltaic system is checked, and it is confirmed that the size of breakwater has a significant effect on structural responses of the system.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.11a
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• pp.85-87
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• 2018

전 세계적으로 온실가스 배출 규제가 강화되고 있고 에너지 절감 및 환경오염 문제가 없는 재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 육상 전력을 공급받기 어려움 해양 구조물의 경우에는 배터리와 같은 에너지 저장장치 또는 재생에너지를 활용하여 독립 전원 시스템을 구성하게 된다. 해양에서 활용이 가능한 재생에너지로는 태양광, 풍력, 파력, 조력등이 있으며 이러한 자연 에너지를 활용하는 재생에너지 발전 시스템의 경우 환경의 영향을 많이 받게 되므로 안정적인 전력 생산에 어려움이 있다. 예를 들어 태양광 발전 시스템의 경우 일조량에 따라 발전량이 결정되고, 풍력 발전 시스템의 경우 풍속 및 풍향이 발전량에 영향을 미친다. 따라서 독립전원시스템에서 태양광-풍력-파력의 멀티소스를 갖는 하이브리드 발전 시스템을 구성하여 기상상태에 따른 발전량을 보완가능하게 구성하면 보다 안정적으로 전력을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 항만 및 협수로를 항해하는 선박 안전을 위해 설치된 등부표에 적용하는 해상하이브리드발전시스템을 설계하고 실증을 통해 하이브리드 발전시스템의 발전 특성을 확인한다.

• New & Renewable Energy
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• v.17 no.3
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• pp.16-23
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• 2021

Recently, the Korean government announced a plan to activate renewable energies, with focus on clean energy sources such as solar and wind power as the core and the goal of achieving carbon neutrality by 2050. Unlike other photovoltaic (PV) systems, offshore PV installations are advantageous for large-scale expansion because of the ease of securing sites; they also enable lowering the power generation costs based on construction of large-scale power facilities of megawatt class or higher owing to low noise and landscape damage. However, any power generation should proceed with consideration of the special environmental conditions of the ocean. Above all, when installing large-scale facilities, it is important to reduce fluctuations of the structure and secure stability to actively respond to waves. This study is concerned with the development of a floating body technology that actively responds to waves so as to enable commercialization of offshore solar power. A unit platform for research and development on offshore PV generation was installed in the Saemangeum sea, and the structural fluctuations and stability were analyzed to ensure conformity with the major performance indicators.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.35 no.8
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• pp.631-636
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• 2011

Stable power supply to a light mounted on a navigational buoy is indispensable factor because unstable power can lead to fatal marine accident. Despite the difference lies between onshore and offshore environment, as well as the power output characteristics, the PV(Photovoltaic) power generation system is designed by the independent onshore power generation system standards. Furthermore, the capacity of PV power generation system does not take into account the structural characteristics of the buoy in the sea. Therefore, the faulty design makes battery over-discharge owing to lack of the power generation and the battery can not supply stable power to the light. This paper introduces a design method for a power system of the PV powered buoy. The data has been acquired for 3 months period, which includes PV-generated electricity, power consumption and battery voltage from experimental buoy. Further, a power management features of the buoy has been analyzed based on the acquired data. From the analysis of the acquired data, it was evident that PV power generation system produces different electric power output depend on its installed environment - land and sea. Based on the analytical result, a design criterion has been proposed for the power system in the navigational buoy.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

해상용(offshore) 부이(bouy)는 선박의 항로를 지시하거나 암초, 침몰선 등 항해상의 위험물을 알리기 위해 사용 되며, 야간을 위해 등화장치를 설치한 것을 등부표라 한다. 등부표는 야간 점등을 위해 자체 전력 생산시스템을 갖추고 있으나, 기존의 태양광을 이용한 전력 시스템은 해상 환경에 따른 제약이 많아 안정적인 운영이 어려우므로 풍력 발전기(wind turbine)를 이용한 하이브리드 전력 생산시스템으로의 전환이 필요한 실정이다. 선행 연구는 수직축(vertical axis) 양력(lift) 및 항력(drag) 조합형 해상용 풍력발전기 개발에 대하여 수행하였으나, 본 논문에서는 풍력발전기의 효율 증대를 위해 날개 길이 및 후면부 절개 비율에 따른 수직축 풍력발전기 특성에 대하여 연구하였다. 풍력발전기의 설치조건은 선행연구와 동일하게 등명구 교체 작업을 원활하게 하기 위하여 설치 공간을 $1m{\times}1m$로 제한하였으며, 등부표의 구조를 고려하여 최상단에 지지 프레임을 별도로 구성 하였다. 풍력발전기의 블레이드는 0.6mm의 알루미늄 박판을 절곡하여 NACA 4418의 외형을 가지도록 제작하였고, 블레이드 설계 시 에어포일의 후면부를 절개하여 양력과 항력을 효과적으로 이용하며 저속과 고속에서 높은 효율을 가지도록 설계하였다. 또한 블레이드 날개 길이와 후면부 절개 비율에 따른 풍력발전기 특성을 실험을 통해 비교하여 기준 해상 풍속에서 블레이드 설계 최적화를 수행하였으며 비교 모델 대비 약32% 발전량이 증가한 설계변수 조합을 구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.11a
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• pp.141-143
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• 2018

세계적으로 해양자원의 개발, 해양과학자료 조사 등 다양한 목적으로 해양구조물은 증가되고 있다. 해양구조물의 안전과 선박의 충돌을 방지하기 위하여 IALA, IMO등 국제기구에서는 해양구조믈에 등부표, 등대, 전기폰, 레이콘 등 해양안전유도장비의 설치를 권고하고 있다. 해양안전유도 장비의 설치 목적을 달성하기 위하여는 안정된 전기 에너지의 공급이 필요하다. 고립된 해상에서의 전력을 공급하기 위하여는 태양광, 풍력 등 신재생에너지를 사용하여 전력을 생산할 때, 그간 에너지원으로 사용하지 않던 일정 전압 이하의 에너지를 최대한 충전 가능전압으로 승압하는 에너지 수확(Energy Harvest)형 충방전조절기 개발 기술을 연구하였다.