해상 풍력터빈의 지지구조물에서 피로하중의 상대평가 방법

전문가 제언

○ 해상풍력터빈의 지지구조물은 고정식과 부유식으로 나눈다. 해저 지반에 설치되는 고정식은 수심과 지반특성에 따라 모노파일, 트라이포드, 재킷, 중력식 등 네 가지 형식이 있고, 부유식은 다양한 개념이 제안되어 실증단계에 있으며 스파형 부유식 풍력발전기가 대표적이다.

 

○ 해상풍력터빈(OWT, offshore wind turbaine)의 복합적인 공력-서보-수력-탄성 모델은 계산이 많이 필요하고 시간이 많이 든다. 각 하중 조건에서 피로 예측을 위한 시뮬레이션은 최소 60분이 기준이고, 인증을 위해 많은 하중 조건이 필요하다. 본문에 적은 데이터를 단순하게 통계적으로 처리하는 방법과 선형 회귀 모델을 사용하여 손상등가하중(DEL, damage equivalent loads)을 계산할 수 있는 방법을 제시한다.

 

○ 구체적으로 OC4 프로젝트의 상향 풍 재킷과 5MW급 터빈으로 구성된 재킷 형 지지구조물을 가진 OWT 모델을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 재킷은 해저 면에 고정된 약간 경사진 4개의 지지다리와 4단의 X 보강재로 구성되어 있고, 타워와 재킷 사이 연결 부재는 콘크리트 블록 구조이다. 결과 이 방법은 저 풍속 영역에서 지지다리 부재에 대한 정확도에서 약간의 한계성이 있긴 하지만 신뢰할 수 있었다.

 

○ 2015년 신 기후체제 파리협정 이후, 각국이 신재생에너지 발전사업 투자를 늘리고 있고 이에 따라 대형 해상풍력 프로젝트 추진 역시 힘을 얻고 있다. 유럽은 2020년까지 온실가스 배출을 1990년 대비 20% 줄이고, 1차 에너지의 20%를 신재생 에너지에서 획득하고, 에너지 수요의 20%를 절감하는 목표를 달성하기 위해 추진하고 있다.

 

○ 국내 해상용 대형풍력터빈 제조사는 경영악화로 잠시 중단하였지만 다시 재개할 가능성에 대비하여야 한다. 해상 기초구조물의 최적화 설계를 위해 파력, 조류 력, 풍력, 지진 력 등 설계 주요 인자와 발전기의 회전력, 추력, 양력, 진동 등에 의한 동적하중과 상？하부 구조물간 하중 전달에 따른 복합적인 거동분석 등을 연구하고 풍력에너지에 대한 지속적인 기반 기술과 사회적 지원 등을 확보할 필요가 있다.

저자

Lars Einar S. Stieng, Ruth Hetland, Sebastian Schafhirt, Michael Muskulus

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

80()

잡지명

Energy Procedia

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

229~236

분석자

나*주

분석물

• 해상 풍력터빈의 지지구조물에서 피로하중의 상대평가 방법.pdf [497,825 byte]

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