• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.24-30
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• 2010

The renewable energy source is considered as a good measure to cope with the global warming problem and the fossil energy exhaustion. The construction of electric power plant such as an offshore wind farm is rapidly increasing and this trend is expected to be continued during this century. The bulky and long distance power transmission media is essential to support and promote the sustainable expansion of renewable energy source. DC power cable is generally considered as the best solution and the demand for DC electric power has been rapidly increasing. Especially, the high temperature superconducting (HTS) DC cable system begins to make a mark because of its advantages of huge power transmission capacity, low transmission loss and other environmental friendly aspects. Technical contents of DC HTS cable system are very similar to those of AC HTS cable system. However the DC HTS cable can be operated near its critical current if the heat generation is insignificant, while the operating current of AC HTS cable is generally selected at about 50~70% of the critical current because of AC loss. We chose the specifications of the cable core of 'Tres Amigas' project as an example for our study and investigated the heat generation when the DC HTS cable operated near the critical current by some electric and thermal analyses. In this paper, we listed some technical issues on the design of the DC HTS cable core and described the process of the cable core design. And the results of examination on the current capacity, heat generation, harmonic loss and current distribution properties of the DC HTS cable are introduced.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.467-481
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• 2018

Modular multilevel converter (MMC)-based high-voltage direct current (HVDC) presents attractive technical advantages and contributes to enhanced system operation and reduced oscillation damping in dynamic MMC-HVDC systems. We propose an advanced small-signal multi-terminal MMC-HVDC based on dynamic phasors and state space for power system stability analysis to enhance computational accuracy and reduce simulation time. In accordance with active and passive network control strategies for multi-terminal MMC-HVDC, the matchable small-signal stability models containing high harmonics and dynamics of internal variables are conducted, and a related theoretical derivation is carried out. The proposed advanced small-signal model is then compared with electromagnetic-transient and traditional small-signal state-space models by adopting a typical multi-terminal MMC-HVDC network with offshore wind generation. Simulation indicates that the advanced small-signal model can successfully follow the electromechanical transient response with small errors and can predict the damped oscillations. The validity and applicability of the proposed model are effectively confirmed.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.615-621
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• 2007

풍력 발전 분야는 앞으로 에너지 대란에 있어서 이를 해결해 줄 중요한 돌파구 중의 하나이다. 지금까지 연구되어 온 풍력발전기의 Tower에 대한 분야는 정적인 해석에 그치고 있다. 본 연구에서는 타워의 형태를 크게 두 가지 Tubular Type와 Jacket Type으로 정하고 이것에 대한 각각의 특성을 파악하며, 그 경향을 찾아내 이를 실제 설계 및 제작에 적용하고자 하였다. 본 논문에서는 타워의 모드별 고유진동수를 파악하고 이것에 대한 특성을 연구하였으며, 작동 중 발생하는 하중과 해상 설치 시 작용하는 부가질량의 영향에 대하여 고려하여 그 특성을 파악하였고 두가지 유형의 타워의 특성을 비교하여 그 경향을 예측 할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권1호
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• pp.127-134
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• 2024

해상풍력발전 시장의 성장과 함께 해상풍력발전기 설치 선 시장에 대한 기대감이 커지고 있다. 해상풍력발전 시장 내 2030년까지 약 100척의 설치 선이 필요할 것으로 전망되고 있다. 척당 가격이 3,000~4,000억 원이라서 일반 운반선보다 고부가가치 시장이다. 특히, 풍력발전기 용량이 11MW 이상의 대형 설치 선의 수요가 커지고 있다. 중국을 중심으로 아시아 해상풍력발전기 시장의 급성장으로 이 지역에서 운용 가능한 설치 선에 대한 발주에 대한 협의가 많다. 아시아권역 대부분의 해저 지질은 지지 반력이 작은 점토층으로 구성되어 있다. 이러한 특성에 의해서 설치 선이 작업을 위해 수면 밖으로 오르고 내림 시 스퍼드캔(Spudcan)과 레그(Leg)의 관입 깊이가 크게 발생한다. 연구에서는 최소 3m에서 최대 21m까지 관입 변수를 이용하여 관입 깊이에 따른 고유 진동 주기, 레그의 구조 안전성 평가 그리고 전복 안전성 지수를 평가하였다. 관입 깊이가 증가하면 고유 진동 주기가 짧아지고, 레그의 모멘트 길이가 짧아져서 구조 강도의 여유 치가 증가한다. 모든 입사각에서 전복 모멘트에 대해 안전하며, 최댓값은 270도에서 발생한다. 본 연구를 통하여 검토된 조건들은 연약 지반에서 설치 선의 운용 절차서를 작성 시 관입 깊이에 따라서 레그를 어떻게 운용해야 하는지 판단할 수 있는 중요한 자료로 활용할 수 있다. 결론적으로 관입 깊이에 따른 레그 구조 안전성을 정확히 파악하는 것은 설치 선의 안전과 직결된 문제이다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.115-116
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• 2015

본 논문에서는 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용하여 3MVA 용량의 풍력발전기와 2.4MVA 용량의 파력발전기로 구성되어 있는 부유식 파력-해상풍력 연계형 발전시스템 모델을 모의 할 예정이다. 각각의 발전시스템은 발전기, 발전기 컨버터, 전력망 컨버터, 전력망으로 구성되어 있고 시뮬레이션 결과를 통해 각각의 풍력 및 파력발전기에서 전력망의 유효전력과 무효전력을 완전히 독립적으로 제어 할 수 있음에 대하여 살펴 볼 것이다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권3호
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• pp.252-261
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• 2016

A spar-type floating substructure that is being widely used for offshore wind power generation is vulnerable to resonance in the heave direction because of its small water plane area. For this reason, the stable dynamic response of this floating structure should be ensured by accurately identifying the resonance characteristics. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the combination resonance between the excitation frequency of a regular wave and natural frequencies of the floating substructure. First, the nonlinear equations of motion with two degrees of freedom are derived by assuming that the floating substructure is a rigid body, where the heaving motion and pitching motions are coupled. Moreover, to identify the characteristics of the combination resonance, the nonlinear term in the nonlinear equations is approximated up to the second order using the Taylor series expansion. Furthermore, the validity of the approximate model is confirmed through a comparison with the results of a numerical analysis which is made by applying the commercial software ANSYS AQWA to the full model. The result indicates that the combination resonance occurs at the frequencies of ${\omega}{\pm}{\omega}_5$ and $2{\omega}_{n5}$ between the excitation frequency (${\omega}$) of a regular wave and the natural frequency of the pitching motion (${\omega}_{n5}$) of the floating substructure.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.583-590
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• 2015

우리나라 서남해역에서 추진될 해상풍력 발전 단지에서 생산된 전기와 기존의 전력망과의 계통연계를 위해서는 해저케이블 설치가 필수적인 요소이다. 특히 해저케이블 설치에 대한 경제성, 시공성 및 안정성 확보를 위해서는 해저케이블 경과지와 해저케이블 보호공법 설계가 이루어져야한다. 본 논문에서는 1979년부터 2002년까지 한국해양과학기술원에서 구축한 장기 파랑산출자료와 제3세대 파랑 모델인 SWAN(Simulating WAves Nearshore)을 이용하여 해상풍력단지가 조성될 해역에 대해 만조와 간조시 파랑시뮬레이션을 수행하여 해저케이블 경과지와 보호공법 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과, 서남해 해상풍력단지가 조성될 해역의 연평균 Hs는 1.03 m, Tz는 4.47s이고, 주파향은 북서(NW)와 남남서(SSW) 방향이다. NW에서 입사되는 조건(Hs: 7.0 m, Tp: 11.76s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 4.0~5.0 m, 간조시에 약 2.0~3.0 m로 계산되었다. SSW에서 입사되는 조건(Hs: 5.84 m, Tp: 11.15s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 3.5~4.5 m이고, 간조시에는 약 1.5~2.5 m로 계산되었다. 해저케이블 경과지 중 경도 UTM 249749~251349 구간 약 1.6 km에서는 NW로 입사되는 파랑의 영향이 크며, UTM 251549~267749 구간 약 16.2 km에서는 SSW로 입사되는 파랑의 영향이 지배적이다. 파랑집중 현상이 두드러지게 나타나는 해역은 위도와 하왕등도 사이 해역으로, 이 해역에서는 주변해역 보다 상대적으로 높은 파고를 나타내고 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1201-1208
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• 2022

일반적으로 부유식 해상풍력발전 에너지의 수급성과 효율을 극대화하기 위해서는 하부구조물의 파랑 감쇠로 인한 운동을 저감시키는 것이 중요하다. 선행 연구들에 따르면 파도 중 하부구조물에 설치된 감쇠판에 의해서 발생한 와류점성으로 인해 운동 응답이 감소되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 5MW급 반잠수식 OC5 플랫폼과 감쇠판이 부착된 두가지 플랫폼을 설계하고, 와류점성으로 인한 운동저감효과를 확인하기 위해 자유감쇠실험과 수치계산을 수행하였다. 모형시험 결과로 낙하 높이를 30 mm, 40 mm, 50 mm에서의 상하 자유감쇠실험을 수행하였을 때 OC5 플랫폼 대비 두 가지의 형태의 감쇠판이 부착된 플랫폼이 상대적으로 운동감쇠성능이 향상되었다. 모형시험과 수치계산 결과에서 형상화한 감쇠판 모델(KSNU Plate 1, KSNU Plate 2)들이 각각 OC5 대비 상하운동 진폭이 1.1배, 1.3배 각각 감소했으며, KSNU Plate 2 플랫폼은 KSNU Plate 1 플랫폼보다 OC5 대비 약 2배 감쇠성능이 좋아진 것으로 나타났다. 본 연구에서는 감쇠판의 면적과 와류점성이 상하동요의 감쇠율과 밀접한 관련을 보여준다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권5호
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• pp.349-355
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• 2016

Divinycell, which functions as both insulation and a supporting structure, is generally applied in the NO96-type liquefied natural gas (LNG) insulation system. Polymer-material-based Divinycell, which has a high strength and low weight, has been widely used in the offshore, transportation, wind power generation, and civil engineering fields. In particular, this type of material receives attention as an insulation material because its thermal conductivity can be lowered depending on the ambient temperature. However, it is difficult to obtain research results for Divinycell, even though the component materials of the NO96-type LNG cargo containment system, such as 36% nickel steel (invar steel), plywood, perlite, and glass wool, have been extensively studied and reported. In the present study, temperature and strain-rate dependent compressive tests on Divinycell were performed. Both the quantitative experimental data and elastic recovery are discussed. Finally, the mechanical characteristics of Divinycell were compared to the results of polyurethane foam insulation material.

• 문화기술의 융합
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• 제10권1호
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• pp.363-368
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• 2024

선박, 해양구조물 또는 해상풍력 발전설비 하부구조와 같이 해양환경에서 사용되는 강구조물은 부식이 쉽게 발생한다. 본 연구에서는 실험을 통하여 희생전극으로 많이 사용되는 아연전극의 방식전위와 동등한 -1050mV vs. SCE에서 환경하중에 기인하는 부식피로균열 진전특성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 -1050mV vs. SCE의 음극방식이 해수환경중의 피로균열 진전에 미치는 영향에 대해 합성해수중에서 파랑주기를 고려하여 실험적 고찰을 실시하였다. 음극방식에 의한 방식법은 부식을 차단하지만 과도한 방식은 화학반응에 의하여 수소를 발생시키며, 또한 석회질퇴적물을 발생시킨다. 피로균열진전율은 실험초기에는 해수부식환경하에서의 진전율보다 빠른구간이 나타났다. 그리고 균열길이가 증가하여 응력확대계수 K가 커질수록 균열의 진전율은 해수중의 피로균열진전율보다 느려지는 현상이 나타났다. 그러나 대기중의 균열진전속도보다는 항상 빠른 진전속도를 나타내었다.