OWC 파력발전장치의 운용 및 제어를 위한 실시간 유동해석 물리모델 개발에 관한 연구

Abstract

해양 파력은 해양에너지 중에서 가장 에너지가 큰 자원이지만 해양파의 불연속성과 불규칙성으로 인하여 에너지를 안정적이고 효율적으로 얻는데 많은 어려움이 있다[1]. 진동수주형 파력발전장치 파랑에 의한 공기실 내 수주의 상하운동에 의해 발생되는 압축파를 이용하여 공기터빈을 회전시켜 발전하는 방식이다. 불규칙한 해양파로부터 에너지를 효율적이고 안정적으로 얻기 위해서는 Fig. 1과 같이 디지털 트윈 기술을 적용하여 스마트 운용·유지보수 체계를 구축할 필요가 있다. 이를 위해서는 실시간으로 역학적 해석이 가능한 물리모델과 센서 데이터 모델을 기반으로 실시간으로 N초 후의 현상을 미리 예측하여 실제 모델을 제어할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 진동수주실과 터빈을 포함한 공기 영역의 압력을 실시간으로 예측할 수 있는 물리모델을 구축하기수행되었다. 전체 영역을 제어체적으로 설정하고 에너지보존법칙을 적용하여 실시간 유동해석 모델을 개발하였고 터빈 유동해석은 기존 해석결과를 활용하였다. 본 유동해석 물리모델을 검증하기 위해 실제 실험(운영)에서 얻은 진동수주실 압력과 해석에서얻은 압력을 비교하였는데 전 시간 영역에서 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.