국내 외에서 다양한 형태의 석유 대체에너지는 온실효과 가스를 배출하지 않는 청정에너지로 개발되고 있으며, 특히 해상풍력은 풍력 자원이 풍부하고 육상보다 풍력 감소가 상대적으로 작아 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 해상풍력기초의 세굴현상을 분석하기 위해서 Flow-3D 모형을 이용하여 모노 파일과 삼각대 파일 기초에 대하여 수치모의를 수행하였다. 직경이 다른(D=5.0 m, d=1.69 m) 모노 파일 형식과 직경이 동일한(D=5.0 m) 모노파일에 대하여 세굴현상을 평가하였다. 수치해석 결과, 동일한 직경을 가진 모노파일에서 하강류가 증가되었으며, 최대세굴심은 약 1.7배 이상 발생하였다. 삼각대 파일에 대하여 관측유속과 극치파랑 조건을 상류경계조건으로 각각 적용한 후 세굴현상을 평가하였다. 극치파랑조건을 적용한 경우 최대 세굴심은 약 1.3배 정도 깊게 발생하였다. LES 모형을 적용하였을 경우 세굴심은 평형상태에 도달한 반면, RNG $k-{\epsilon}$ 모형은 해석영역 내 전반적으로 세굴현상이 발생하였으며, 세굴심은 평형상태에 도달하지 않았다. 해상풍력기초에 대하여 세굴현상을 평가하기 위해서 수치모형 적용시 파랑조건 및 LES 난류모형을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
국내의 경관영향평가는 시각적 영향을 평가하는 기술적 기법은 표준화되어 있지만, 해양경관 자체를 평가하는 방법은 표준화되지 않은 한계가 있어 개선이 필요한 실정이다. 특히 국내의 해상풍력발전의 경관영향평가에서도 경관 자체를 수용체로 인식하고 그 경관의 특성 및 민감도를 평가할 수 있는 체계 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 해상풍력발전 사업의 사업 특성을 반영한 해양경관의 질 평가서 작성에 관한 평가방안을 제시하고, 실제 사업대상지를 사례로 적용하여 활용 가능성을 검토하였다. 해상풍력발전 사업 시 해양경관의 질 평가는 사전 조사 내용을 바탕으로 경관 특성, 물리적 특성, 사회문화적 특성의 평가항목을 평가하고, 5개의 등급으로 구분하여 해양경관의 질을 평가하였다. 다음으로 평가 항목의 평가 기준을 종합하여 해양경관의 질 등급을 보존등급(5급)-준보존등급(4급)-완충등급(3급)-준 개선등급(2급)-개선등급(1급)으로 구분하여 판정하였다. 또한, 실제 사업대상지인 신안우이 해상풍력 발전사업 단지를 임의로 선정하여 평가 과정을 수행하고 활용성을 검토하였다. 본 연구는 해상풍력발전 사업 시 기존의 시각영향평가 위주의 방법을 보완하고 해양경관 자체의 질을 평가하여 해상풍력발전 사업 진행 시 해양경관자원을 효과적으로 보전하고자 하였다. 경관평가 시 기계적이고 정량적인 평가에 의존하기보다는, 사업대상지의 입지적, 사회문화적 특성에 대한 종합적 이해와 이해당사 자들과의 소통과 협력을 위한 기초자료로 활용될 수 있기를 기대한다.
온실가스 저감을 위하여 대규모의 단지를 건설할 수 있고 발전 효율성이 우수한 해상 풍력이 각광 받고 있다. 해상 풍력 단지에서 생산한 전력을 송전하기 위해서는 해저 전력 케이블이 필수적이며, 케이블의 모니터링 및 고장 지점 파악을 위하여 해저 케이블의 위치 또는 매설 심도 분석이 필요하다. 본 논문에서는 해저 전력 케이블을 탐지하기 위한 기술 및 연구에 대하여 소개하였으며, 탄성파/음향, 전자 탐사, 자력 탐사로 분류하여 조사하였다. 탄성파/음향은 주로 선박에 장비를 설치하여 해저 전력 케이블을 탐지하였으며, 전자 및 자력 탐사는 AUV, ROV와 같은 무인 잠수정에 장비를 설치하여 케이블을 탐지하였다. 본 논문을 활용한다면 해저 케이블 탐지 기술에 대한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
해양플랜트는 일반적으로 Offshore라고 일컫는 심해 자원을 생산하기 위한 산업 분야를 비롯하여, 해상 풍력 및 조류와 파랑을 이용한 에너지 자원 개발과 관련된 발전 설비 등 해상에 설치되는 모든 사회 기반 시설을 포함한다. 이러한 해양플랜트는 점차 고도화된 기술을 사용하여 미개척 해양 지대로 진출하게 되는데, 육상과 고립되어 해양 환경에 노출되어 있는 만큼 안정적인 시스템을 요구한다. 이는 곧 해양플랜트 설비 자체와 운영 인력들의 안전과도 직결되기 때문이다. 따라서 심해 및 정밀 위치 유지를 위한 DP(Dynamic Positioning) 시스템은 해양플랜트에 반드시 탑재되어야 하며, 운영 환경에 따라 차별화된 DP 시스템이 탑재되어야 한다. 또한 해양플랜트 핵심장비는 국가적인 차원에서 개발이 추진되어야 하며, DP 운영 인력도 체계적으로 양성할 수 있는 메커니즘을 구축해야한다.
Predictions of wind speed for six different near-shore sites were made using the NCAR (National Center for Atmospheric Research) wind data. The distances between the NCAR sites and prediction sites were varied between 40km and 150km. A well-known wind energy prediction program, WindPRO, was used. The prediction results were compared with the measured data from the AWS(Automated Weather Stations). Although the NCAR wind data were located far away from the AWS sites, the prediction errors were within 9% for all the cases. In terms of sector-wise wind energy distributions, the predictions were fairly close to the measurements, and the error in predicting main wind direction was less than $30^{\circ}$. This proves that the NCAR wind data are very useful in roughly estimating wind energy in offshore or near-shore sites where offshore wind farm might be constructed in Korea.
해양에너지는 자원량이 무한하고 무공해이기 때문에 미래의 중요한 대체에너지의 하나로 그 역할이 기대되고 있다. 세계적으로 파력, 조력, 해류, 해상풍력 등의 신재생에너지 이용 방안이 지속적으로 연구개발 되고 있다. 이중 파력은 모든 해역에 폭넓게 분포하므로 가용 에너지원이 풍부하고 설치 해역 또한 광범위하여 우리나라의 연안 해역에 대규모로 활용이 가능하다. 본 연구는 이와같은 파랑에너지를 이용하여 전기로 변환하는 파력 발전용 횡류형터빈의 개발을 하고자 한다.
풍력터빈에서 전력생산량은 속도의 세제곱에 따라 바람의 속도에 크게 영향 받는다. 본 연구에서는 기상청에서 제공하는 새만금 인근 해안의 2005부터 2007년까지의 AWS(지역별 관측자료)와 해양에서 떨어진 새만금 서해의 2000년부터 2009년까지 QuikSCAT위성 데이터를 이용하여 속도에 따른 확률 밀도 분포를 획득하였다. 측정된 관측 데이터는 80m 높이에서의 보정 자료를 근거로 하였으며, IEC 61400-12와 13을 근거로 실증단지 적합성에 대한 분석을 하였다.
육·해상 풍력 프로젝트 성공여부는 사업의 경제성 확보에 중점을 두고 있으며, 이는 양질의 풍력자원 확보와 풍력단지 최적배치에 의해 좌우된다. 풍력단지를 배치하는 과정에서 주풍향을 고려한 풍력터빈들의 최적배치 방법이 중요하며, 이는 풍상측에 위치한 구조물을 통과하는 유체가 발생시키는 후류영향을 최소화시키는 것과 연관이 있다. 후류효과 예측성의 정확도는 이를 적절히 모의할 수 있는 후류모델과 모델링 기법에 의해 결정되어지며, 특히 산악 및 다도해지역과 같은 복잡지형에서는 고해상도 기반의 정확한 후류예측이 필수적으로 요구된다. 이에 본 논문에서는 상용 CFD 모델인 WindSim을 활용하여 국내 산악 복잡지형에 위치한 육상풍력단지 예정지의 후류모델별 민감도 분석을 통해 후류확산 형태를 분석하고 향후 복잡지형 풍력발전 프로젝트의 기초연구 자료로 활용하고자 한다.
The investigation on reliability of ERA-Interim reanalysis wind data was conducted using wind data from the five met masts measured at inland and coastal areas, Jeju island. Shinchang, Handong, Udo, Susan and Cheongsoo sites were chosen for the met mast location. ERA-Interim reanalysis data at onshore and offshore twenty points over Jeju Island were analyzed for creating Wind Statistics using WindPRO software. Reliability of ERA-Interim reanalysis wind data was assessed by comparing the statistics from the met mast wind data with those predicted at the interest point using the Wind Statistics. The relative errors were calculated for annual average wind speed and annual energy production. In addition, the trend of the error was analyzed with distance from met mast. As a result, ERA-Interim reanalysis wind data was more suitable for offshore wind resource assessment than onshore.
To establish an offshore wind turbine test site, a wind resource assessment of the candidate site is required as a preliminary procedure. The wind resource assessment must be performed with at least one year of wind data. If the assessment is performed with short-term wind data, the results cannot validate the wind conditions of the candidate site. This study performs wind resource assessment of Kokunsangun-do to investigate the wind conditions of the candidate site. The wind data is measured by the Automatic Weather System (AWS) of the Korea Meteorological Administration, located at Maldo. The data is for five years, measured from 2013 to 2017. Measured wind data is statistically processed with a 10-minute average scheme to find out the dominant wind direction and wind power density, with yearly wind speed distribution (Weibull-based). This study contributes to build a database of wind energy resources around Maldo. Also, the results of this study could be used for the establishment of an offshore wind turbine test site.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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