배열식 파력발전 시스템의 구조안전성 평가

Abstract

기존 화석연료의 고갈 및 환경오염 문제에 대한 관심이 증가함에 따라 친환경 에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중 해양환경 및 공간을 활용한 발전의 경우, 육상 발전에서 발생할 수 있는 여러 제약들을 해결할 수 있어, 이에 대한 연구들이증가하고 있다. 특히, 파랑에너지의 경우 에너지원이 풍부하며, 넓은 공간을 활용할 수 있어 발전 단지를 통한 대용량 발전이 가능하다. 이에 따라 선박해양플랜트연구소에서는, 파랑에 의한 회전운동을 통해 발전하는 가동물체형 파력발전장치(로터)를 연속적으로 배치함으로, 대용량 발전이 가능한 1MW급 배열식 파력발전 시스템을 개발하였다. 개발된 배열식 파력발전 시스템은 부유식 플랫폼과 다수의 발전용 로터로 구성되며, 각각의 플랫폼과 로터는 트러스 구조물 및 힌지를 통해 연결된다. 본 연구에서는 파랑 중 배열식 파력발전 시스템의 구조안전성을 평가하고자 하였다. 고차경계요소법(Higher-Order Boundary Element Method, HOBEM)을 활용하여 플랫폼 및 로터에 작용하는 파랑하중을 산출하였다. 구조해석의 경우 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을적용하였으며, 플랫폼과 로터는 쉘요소로 모델링하였으며, 이들을 연결하는 트러스 구조물의 경우 보요소를 적용함으로써 해석을 수행하였다. 극한조건에서의 최대응력 및 피로조건에서의 피로하중 및 수명을 검토하여 배열식 파력발전 시스템의 설계조건 중피로안전성을 평가하였다.