배열식 파력발전 시스템 파랑 중 시간영역 동적 구조응답 평가

Abstract

선박해양플랜트연구소(Korea research Institute of Ships & Ocean Engineering 이하 KRISO)에서는 배열식 파력발전 시스템을 개발 중에 있다. 개발 중인 시스템은 부유식 본체 2개가 링크구조로 연결되어 있고 각 부체에는 10개의 로터가 부착되어 있어서 파랑 중 로터의 운동을 통해 전기를 발생하는 장치이다. 본 연구에서는 배열식 파력발전 시스템의 시간영역 구조동역학 해석을 통해 시스템의 파랑 중 구조응답을 평가하였다. 부체와 로터에 작용하는 파랑 압력은 주파수영역 고차경계요소법(Higher Order Boundary Element Method 이하 HOBEM)을 이용하여 산출하고 역푸리에 기법으로 시간영역 하중으로 변환하였다. 구조해석은 유한요소법(Finite Element Method 이하 FEM)을 적용하되 부체와 로터는 shear locking이 제거된 Mindlin 쉘요소로 모델링하고 부체와 로터의 연결 부재는 보요소를 적용하여 시간영역 운동방정식을 정식화하였다. Newmark 방법으로 시간영역 운동방정식을 풀어 동적응답을 산출하였으며 두 본체간 연결 각도가 60도인 경우와 120도인 경우에 대해 파향을 0~90도로 바꾸어 가며 해석함으로써 본체 응력, 본체-로터 연결부재 응력, 본체 간 연결부 하중 등을 파향 별로 비교하였다.