• 전기학회논문지
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• 제65권5호
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• pp.811-818
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• 2016

This paper suggests a structure of power control system in floating wave-offshore wind hybrid power generation system. We have developed an unified SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) system which can be used to monitor and control PCS(Power Conversion System) based on IEC61850. The SCADA system is essential to perform the algorithm like proportional distribution and data acquisition, monitoring, active power, reactive power control in hybrid power generation system. IEC61850 is an international standard for electrical substation automation systems. It was made to compensate the limitations of the legacy industrial protocols such as Modbus. In order to test the proposed SCADA system and algorithm, we have developed the wind-wave simulator based Modbus. We have designed a protocol conversion device based on real-time Linux for the communication between Modbus and IEC61850. In this study, SCADA system consists of four 3MW class wind turbines and twenty-four 100kW class wave force generator.

• 한국해양공학회지
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• 제32권1호
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• pp.9-20
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• 2018

The present study deals with the conceptual design of a motion reduction device for a floating wave-offshore wind hybrid power generation platform. A damping plate attached to the bottom of a column of a large semi-submersible is introduced to reduce the motion of the platform. Performance analyses on various shapes and configurations of damping plates were performed using the potential flow solver, and the appropriate configuration and size of the damping plate were selected based on the numerical results. In order to see the effect of viscous damping, a small scale model test was performed in a 2D wave flume. The performances of five different damping plates were measured and discussed based on the results of free decay tests and regular wave tests.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권3호
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• pp.223-232
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• 2015

본 연구에서는 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템의 기반구조물 개념설계에 대한 내용을 다루고 있다. 세계적으로 해양 신재생에너지에 대한 관심이 커져가고 있다. 파력과 해상풍력은 다른 해양에너지원과 더불어 주요 관심이 되는 에너지원으로서 발전적지가 대체로 일치한다는 특징이 있다. 따라서 파력과 해상풍력을 복합하여 발전하는 시스템은 경제적으로 많은 이점이 있고 이미 여러 나라에서 파력-해상풍력 복합발전 시스템을 개발하고 있다. 이에 따라 우리나라에서도 10MW급의 파력-해상풍력 복합발전 시스템을 개발하기 위한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 다수 풍력발전기와 파력발전기의 배치를 고려하여 반잠수식 구조물이 설계되었다. 또한 설치해역의 환경을 고려하여 계류시스템과 파워케이블이 설계되었다. 본 논문에서는 이러한 복합발전 플랫폼의 개념설계 결과를 제시하고 다양한 발전시스템의 배치를 고려한 설계상의 어려움을 토의하고 설계 방법을 제시한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권2호
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• pp.123-132
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• 2015

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템에 설치되는 다수 풍력발전기의 배치 설계를 수행하고, 전산유체역학 해석기법을 통해 다수 풍력발전기의 성능을 평가하였다. 날개요소운동량이론을 기반으로 한 풍력발전 단지 설계용 프로그램 WindPRO를 이용하여, 발전시스템의 적지 환경 풍황조건에 대해 최대에너지를 생산할 수 있는 배치 설계를 도출하였고, ANSYS CFX를 이용하여 다수 풍력발전기간의 후류 간섭영향을 발전기 성능 측면에서 검토하여, 근거리 다수 풍력발전기간의 후류 간섭이 시스템에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권3호
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• pp.185-193
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• 2016

본 연구에서는 부유식 풍력-파력 복합발전 플랫폼 안에 설치된 다수 파력발전기의 현 배치안을 부체 간의 상호 간섭효과를 고려하여 평가하였다. 다수 부체가 수면 위에 떠 있는 경우, 순수한 입사파와 함께 인접한 부체에 의해 발생하는 산란파와 방사파의 영향으로 인해 다수 부체 간의 상호작용 과정은 매우 복잡하다. 다수 파력발전기 배열에 따른 회절 및 방사 문제의 상호작용 해석을 위하여 고유함수전개법을 적용하였다. 해석해의 타당성을 검증하기 위하여 상용 프로그램인 WAMIT으로부터 계산된 수치계산 결과와 비교하였다. 다수 부체 간의 상호 간섭효과를 나타내는 q-factor를 이용하여 복합발전 플랫폼내의 24기 파력발전기의 현 배치안에 대한 전체 성능을 평가하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권3호
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• pp.135-142
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• 2015

부유식 해양구조물은 설계수명 동안 조우할 수 있는 가장 극심한 환경하중을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구의 해석 대상인 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 가장 큰 영향을 미치는 환경하중은 파랑하중이다. 파랑하중의 주요 매개변수는 파장, 파고, 파향이며, 이들의 조합에 따라 구조물의 거동특성에 미치는 영향은 판이하다. 이에 따라, 대상 해역이 가지는 파랑의 특성과 구조물이 가지는 응답 특성을 기반으로 극한 응답을 주는 파랑인자를 탐색하는 과정이 필요하다. 즉, 환경조건 범위에서 발생할 수 있는 모든 파랑조건을 탐색하여 최대 응답을 발생시키는 등가설계파를 추출해야 한다. 이는 특정 하중의 최대 설계 응답과 동일한 응답 수준을 주는 규칙파를 탐색하는 일련의 과정을 통해 계산 가능하다. 본 연구에서는 부유식 파력-해상풍력 복합 발전시스템에 작용하는 특정 하중 인자에 대해 등가설계파를 산정하였으며, 전체구조해석에 활용하였다.

• 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.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권3호
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• pp.194-202
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• 2016

본 연구에서는 10 MW급 부유식 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 초기 개념설계를 위해 유한요소해석 기반 위상 최적화를 검토하였다. 실제 파력-풍력 복합발전 시스템 플랫폼의 위상최적화를 수행하기 전에 단순화된 구조설계 문제를 이용하여 효율적인 위상최적화 이론을 확인하고자 밀도법과 균질화설계법의 두 가지 위상최적화 이론을 적용하였다. 단순화된 설계 문제의 결과로부터 균질화설계법 이론을 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 위상최적화에 적용하였다. 파력-풍력 복합발전 시스템의 플랫폼 개념설계를 위해서 유한요소해석 모델을 생성하고 설치해역의 해양환경하중을 고려하여 구조해석을 수행하였다. 설계파 및 조류와 같은 해양환경하중으로부터 기인하는 플랫폼 상의 압력과 계류삭의 인장력을 산출하기 위하여 동수력학 해석을 수행하였다. 구조해석을 위한 하중조건은 부유체 동수력학 해석으로부터의 결과와 파력-풍력 복합발전 시스템 중량을 고려하였고, 경계조건은 관성제거법을 사용하여 구현하였다. 밀도법 기반 파력-풍력 복합발전 시스템 플랫폼의 위상최적화 결과로부터 개념설계 단계에서 주요 구조부재의 배치방안을 제시하였다. 본 연구결과로부터 위상최적화는 부유식 파력-풍력 복합발전 시스템과 같은 새로운 형식의 해양구조물 개발에 있어서 주요 구조부재 배치의 개념설계에 대해 유용한 설계도구임을 확인하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-17
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• 2016

본 연구에서는 대형 부유식 파력-해상풍력 복합발전 구조물의 극한환경 운동 성능에 관한 실험적 연구를 다루고 있다. 대형 부유식 복합발전 구조물에 대한 운동 성능을 평가하기 위하여 1/50 축척비의 모형을 제작하였다. 그리고 설계된 계류선의 사양에 부합하는 계류선 모형을 제작하였고 자유감쇠시험 및 static pull-out 시험을 통하여 검증하였다. 주어진 구조물의 수심을 만족하기 위하여 계류선 테이블을 도입하고 환경조건에 계류판에 따른 환경조건을 확인하였다. 모형시험에서 규칙파 중 운동응답을 확인하고 파랑, 조류, 바람의 복합환경 하중을 적용하여 극한환경 운동성능을 해석하였다. 최대 운동 및, 가속도를 계측하여 운동 안전성을 판단하였고 최대 변위와 계류 하중도 선급기준에 따라 판단하였다. 이로부터 복합발전 구조물의 운동 특성에 대하여 토의하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.291-297
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• 2015

10 MW급의 파력-해상풍력 복합발전 플랫폼 설치해역으로 고려되고 있는 차귀도 해역에서 측정된 파랑정보를 이용하여 파랑스펙트럼을 구하고, 이로부터 생성된 불규칙파에 따라 수직 운동하는 파력발전기에 Sheng et al.(2015)이 제안한 래칭 제어기법을 적용하였다. 래칭 시간을 정할 때 필요한 입사파의 주기로 불규칙파의 통계 대푯값인 피크 주기를 사용하였다. 래칭 제어기법을 불규칙파중 부이의 시간영역 해석에 적용한 결과, 약 50%의 추출파워의 증가를 가져왔다.