부유식 해상풍력터빈의 하중설계와 안정성 평가

전문가 제언

○ 근래에 들어 풍력발전은 신재생에너지의 주력 에너지원으로 급성장하고 있다. 육상풍력발전의 경우 사이트의 제약, 소음, 경관 문제 등으로 해상풍력발전이 점차 확대되고 있다. 또한 해상설치에서도 육지에서 근접한 연안의 고정식 해상풍력발전에서 수심 50m 이상의 해역에서 설치 가능한 부유식 해상풍력발전으로 진화하고 있다.

 

○ 일본은 2011년 Fukushima 해역 20㎞ 근해에 건설되는 부유식 해상풍력단지 실증연구 사업을 착수했다. Mitsubishi중공업은 이 프로젝트 내의 세계최대급 7MW 부유식 해상풍력터빈을 건조하고 있다. 부유식 풍력터빈은 부유체(floater) 요동을 고려한 하중설계와 풍력터빈 제어시스템과 부유체 요동이 결합되어 나타나는 불안정성에 대한 대응이 필요하다.

 

○ 이 회사는 부유식 풍력터빈 수치모델을 구축하고 시뮬레이션을 통해 하중설계를 실시했다. 설계 후 1/64 크기의 풍력터빈 모형을 제작하고 수조, 풍동실험기술을 활용하여 설계결과를 검증했다. 하중계산 결과는 재현기간 50년 극한파고에서 풍력터빈의 타워 기초부에 작용하는 최대모멘트는 고정식의 약 3배에 달했다.

 

○ 세계 풍력에너지협회(GWEC)가 2012년에 발표한 세계풍력발전 누적용량은 282,482MW이며, 국가별로는 중국, 미국, 독일, 스페인, 인도, 영국 순이다. 한편 세계 해상풍력 누적용량은 5,426MW 수준이고 영국, 덴마크, 중국 순이다. 에너지소비 세계 10위의 에너지 다소비국인 한국은 풍력발전 누적용량이 608.5MW(2014년 기준)이며, 해상풍력은 2020년까지 서남해 2.5GW 해상풍력발전단지 건설 등이 계획되어 있다.

 

○ 우리나라는 현재 풍력발전은 매우 저조하지만 조선강국의 이점을 살리면 세계 3대 해상풍력 강국으로의 도약이 가능하다. 이것은 신재생에너지 확대는 물론 국가 주력사업인 조선사업의 회복을 위해서도 필수적이다. 참여 산업체의 경제성 확보를 위한 제반 제도 개선이 필요하다.

저자

Akihiro Nakamura et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

52(1)

잡지명

三菱重工技報

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

30~36

분석자

이*원

분석물

• 부유식 해상풍력터빈의 하중설계와 안정성 평가.pdf [355,073 byte]

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