부유식 태양광발전단지의 계류 안전성 평가 연구

Abstract

지구온난화 및 기후변화와 관련하여 신재생에너지에 관한 관심이 지속해서 증가하고 있으며, 다양한 관련 연구가 진행되어오고 있다. 태양광을 이용한 발전단지의 경우 넓은 면적이 요구되어 육상에서보다는 유휴지 또는 해상에서 운용하는 것이 더욱 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 시화호를 대상으로 2MW급 태양광발전 블록의 위치제어를 위한 계류의 안전성에 대하여 평가하고자 하였다. 9개의 박스형 부유체로 이루어진 유닛 200개를 연결하여 2MW급 태양광발전 블록을 구성하였다. 해석의 효율성을 위하여 부유체 모델을 단순화하였으며, 100 x 300 m의 직사각 형태로 발전유닛을 배치하였다. 계류선은 선박 또는 해양구조물에 사용되는 와이어로프의 제원을 참고하여 사용하였다. 환경조건은 직사각 형태 블록의 가로·세로 방향에 대하여 수직으로 파랑이 작용하는 것을 고려하였으며, 유의파고 1 m, 파주기 5s를 사용하였다. 규칙파와 비규칙파에 대한 해석을 수행하였으며, 해석 중 공진이 발생하여 파주기 4s, 5.5s, 6.5s에 대한 해석을 추가로 수행하였다. 해석 결과 몇몇의 경우에 공진이 발생하여 시스템 자중 또는 부력체 형상의 변경이 필요한 것으로 나타났으며, 공진 발생으로 인하여 계류선에 발생하는 최대 장력이 극한인장력을 초과하는 것으로 나타났다. 이를 해결하기 위하여 시스템의 자중을 임의로 증가시켜 자중을 회피하는 것을 모사하였으며, 공진을 회피하는 경우 계류선의 최대장력이 극한인장력 이내로 발생하는 것을 확인하였다.