실증용 부유식 진자형 파력발전장치 설계

Abstract

파랑에너지 밀도가 높고 대규모 단지화가 용이한 원해에 적용할 목적으로, 가동물체형 발전장치의 일종인 부유식 진자형 파력발전장치(이하 FPWEC, Floating Pendulum Wave Energy Converter)를 개발중에 있다. 본 파력발전장치를 설계함에 있어 KISS(Keep It Simple, Stupid or Keep It Simple and Smart)의 개념을 도입하여 단순한 에너지 변환장치를 구성하면서도, 주요부품의 상태를 모니터링하여 고장진단 및 예지할 수 있도록 설계하였다. 일련의 개념연구, 소규모 실험실연구, 대규모 실험실연구 등의 개발과정을 통해 문제점을 해결하고 성능향상 방안을 강구한 바 있다. 본 실증 FPWEC는 부유체, 계류, 1차변환장치(수실, 진자판), Hydro static transmission (HST, Rotary vane pump, hydraulic circuit, variable displacement motor, and etc.), 2차변환장치(발전기, Power conversion system), 전력전송케이블, 원격모니터링시스템(데이터계측, 영상관측, 경고방송), 선체운용장치(bilge pump, ballast system, 공조시스템) 등으로 구성되어 있다. 설계시 고려한 조건은 계류부의 수심을 고려한 극한환경에서의 선체-계류 안전성과 진자판 발전 억제를 통한 1차변환장치 안정성, 예인 안전성 등을 종합적으로 고려하였다. 한편, 설계된 실증용 FPWEC 부유체의 전선구조해석을 수행하였으며, 설치될 차귀도 근처 해저면의 특성을 고려하여 설계된 계류-부유체의 운동 및 구조 안전성 해석을 수행하여 설계를 검증 및 보완하였다.t Simple, Stupid or Keep It Simple and Smart)의 개념을 도입하여 단순한 에너지 변환장치를 구성하면서도, 주요부품의 상태를 모니터링하여 고장진단 및 예지할 수 있도록 설계하였다. 일련의 개념연구, 소규모 실험실연구, 대규모 실험실연구 등의 개발과정을 통해 문제점을 해결하고 성능향상 방안을 강구한 바 있다. 본 실증 FPWEC는 부유체, 계류, 1차변환장치(수실, 진자판), Hydro static transmission (HST, Rotary vane pump, hydraulic circuit, variable displacement motor, and etc.), 2차변환장치(발전기, Power conversion system), 전력전송케이블, 원격모니터링시스템(데이터계측, 영상관측, 경고방송), 선체운용장치(bilge pump, ballast system, 공조시스템) 등으로 구성되어 있다. 설계시 고려한 조건은 계류부의 수심을 고려한 극한환경에서의 선체-계류 안전성과 진자판 발전 억제를 통한 1차변환장치 안정성, 예인 안전성 등을 종합적으로 고려하였다. 한편, 설계된 실증용 FPWEC 부유체의 전선구조해석을 수행하였으며, 설치될 차귀도 근처 해저면의 특성을 고려하여 설계된 계류-부유체의 운동 및 구조 안전성 해석을 수행하여 설계를 검증 및 보완하였다.