풍력-조류 복합발전 하이브리드 지지구조 안전성 검토

Abstract

신재생에너지는 고갈되지 않는 자원으로 풍력, 태양, 조류, 조력 등이 있으며, 최근 신재생에너지 개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만, 신재생에너지의 경우, 발전량이 불균일하기 때문에 간헐성(불안정한 전력생산)에 대한 보완이 필요하며, 풍력의 경우, 지역적으로 자원이 균일하지 않기 때문에 풍력발전과 타 에너지원을 결합하여 에너지 발전 효율성을 증가시킬 수 있는 복합발전에 대한 연구 와 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 풍력발전과 조류발전을 결합하는 융복합발전을 제시하였으며, 3MW급 풍력발전기 1기와 500kW급 조류발전기 2기를 동시에 지지하기 위한 하이브리드 지지구조물의 설계를 수행하고 설계안에 대한 안전성을 검토하였다. 융복합발전을 위한 지지구조의 경우, 풍력발전기와 조류터빈을 동시에 지지해야 함에 따라 큰 모멘트와 축력에 저항해야 하는 TP(Transition Piece) 하부의 구조물은 고강도 및 성능이 우수한 신형식 DSCT(Double-Skinned Composite Tubular, 콘크리트 충진 이중강관) 구조로 적용하였으며, TP 상부 구조물은 강재타워를 적용하였다. 해석에는 정적해석, 공진해석, 내진해석이 수행되었으며, 내진해석의 경우, 모든 환경상태에 대한 해석을 위하여 육상하중 및 수중하중을 적용하였다. 해석 결과, 풍력-조류 지지구조 설계안의 안전성을 확인하였다.경우, 지역적으로 자원이 균일하지 않기 때문에 풍력발전과 타 에너지원을 결합하여 에너지 발전 효율성을 증가시킬 수 있는 복합발전에 대한 연구 와 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 풍력발전과 조류발전을 결합하는 융복합발전을 제시하였으며, 3MW급 풍력발전기 1기와 500kW급 조류발전기 2기를 동시에 지지하기 위한 하이브리드 지지구조물의 설계를 수행하고 설계안에 대한 안전성을 검토하였다. 융복합발전을 위한 지지구조의 경우, 풍력발전기와 조류터빈을 동시에 지지해야 함에 따라 큰 모멘트와 축력에 저항해야 하는 TP(Transition Piece) 하부의 구조물은 고강도 및 성능이 우수한 신형식 DSCT(Double-Skinned Composite Tubular, 콘크리트 충진 이중강관) 구조로 적용하였으며, TP 상부 구조물은 강재타워를 적용하였다. 해석에는 정적해석, 공진해석, 내진해석이 수행되었으며, 내진해석의 경우, 모든 환경상태에 대한 해석을 위하여 육상하중 및 수중하중을 적용하였다. 해석 결과, 풍력-조류 지지구조 설계안의 안전성을 확인하였다.