가동물체형 파력발전장치 Arm 구조물의 구조해석

Abstract

기존 에너지원들의 대체제로서 여러 종류의 친환경 에너지에 대한 연구·개발이 진행되고 있으며, 특히 넓은 공간과 풍부한 에너지원이 활용 가능한 해양환경에서의 에너지 발전이 크게 증가하고 있다. 이 중 파랑의 운동에너지와 위치에너지를 이용하여 발전을 하는 파력발전의 경우 파고가 높고 파주기가 긴 해역에서 적절한 발전으로 여러 형태의 발전 형태를 가진다. 본 연구에서는 가동물체형 파력발전장치의 arm 구조물의 파랑 중 구조적 특성을 평가하였다. 가동물체형 파력발전장치는 부유체, arm 구조물, 지지구조물로 구성되며, 부유체의 운동를 통해 발전하게 된다. 효율적 발전을 위해 PTO 감쇠를 통해 부유체의 운동을 제어하며, 이에 따라 지지구조물과 부유체를 연결하는 Arm 구조물은 부유체에 작용하는 파랑하중과 PTO에 의한 감쇠 하중 조건에서 충분한 구조안전성을 가지도록 설계되어야 한다. 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Method, HOBEM)을 활용하여 부유체에 작용하는 파랑하중을 산정하였다. Arm 구조물의 구조해석의 경우 유한요소법(Finite element Method, FEM)을 적용하였으며, 구조물은 쉘 요소로 모델링되었다. 규칙파 조건에서의 해석을 통해 응력 RAO(Response Amplitude Operator) 결과를 구하였으며, 이를 통해 Arm 구조물의 구조적 특성을 확인하고자 하였다.