광섬유 FBG 센서를 활용한 조류발전시설물의 거동 분석 및 손상검색

Abstract

최근 친환경 무공해 에너지의 하나로써 조류발전에 대한 관심이 높아지고 있다. 조류발전은 조류의 흐름이 빠른 곳을 선정하여 그 지점에 수차발전기를 설치하고, 자연적인 조류의 흐름을 이용하여 설치된 수차발전기를 가동시켜 발전을 하는 것으로 비용이 적게 들고 환경적으로 해양환경에 미치는 영향이 거의 없어 현재 선진국을 중심으로 실적용을 위한 연구를 진행 중이다. 국내에서도 최초로 현재 한국해양연구원에서 우리나라 조류발전의 최적지인 울돌목을 대상으로 1000kW급 시험 조류발전 시스템 건설을 추진하고 있다. 이러한 시험 조류발전 시스템은 발전설비(수차, 축계, 증속기, 발전기, 전력변환장치 등)와 발전설비 지지구조물로 이루어져 있으며 발전설비 지지구조물은 조류발전의 효율성, 시공성, 안전성 및 경제성을 고려하여 강관부재로 구성된 재킷(Jacket)식 구조물의 형태로 시공되었다. 이 지지구조물은 발전설비의 위치를 고정하고 발전설비가 계획대로 동작하게 하기 위한 역할을 수행하며, 그에 따라서 발전설비 지지구조물의 건전성을 평가하는 것은 발전시스템 전체의 지속성을 보장하는 매우 중요한 일이라 할 수 있다. 본 연구에서는 최근 활발한 연구가 진행 중인 광섬유 FBG 센서를 활용하여 이러한 조류발전시설물의 건전성 평가 기법을 개발하였다. 손상 검색 알고리즘 개발을 위하여 여러 분야에서 활용 중인 Principle Component Analysis (PCA) 기법을 적용하였으며 이를 검증하기 위하여 1/20 축소모형을 통한 실내 실험을 수행하였고, 구조물의 손상 실험을 통하여 본 연구에서 제안한 알고리즘을 검증하였다.