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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정준모
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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화석연료의 고갈과 지속적인 사용으로 인한 환경오염 때문에 지속 가능한 청정 재생에너지의 필요성이 높아짐에 따라 풍력, 조력, 파력 등 다양한 재생에너지의 실용화 연구가 가속화 되고 있다. 특히 먼 바다는 육지보다 우수한 바람을 보유할 뿐만 아니라 소음과 같은 민원으로부터 자유롭기 때문에 많은 장점을 가지고 있다. 육지로부터 먼 바다에서 해상 풍력발전기가 설치 및 운용되기 위해서는 부유식이 적합한 것으로 알려져 있으며, 이러한 이유로 부유식 해상 풍력발전기(floating offshore wind turbine, FOWT)는 국내외적으로 많은 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
본 연구에서는 공기동역학 하중이 작용할 때 부유식 해상 풍력발전기 계류선의 응답 특성 변화를 분석하고 계류선 설계 절차를 제시할 것이다. 실측 데이터로부터 10분 평균 풍속을 Kaimal 스펙트럼에 적용하여 풍속 스펙트럼을 얻고 이를 역 푸리에 변환을 통하여 풍속의 종방향 시간 분포를 나타내었다. 실시간 풍속 변화를 개발된 Matlab 코드에 적용하여 실시간 공기동역학 하중을 추정하였다. NREL 5MW 풍력터빈이 OC4 DeepCWind 반잠수식 플랫폼에 장착된 FOWT를 가정하였으며 120m의 수심에서 체인만으로 이루어진 현수식 계류 시스템을 가정하였다. 본 연구에서는 유체동역학 해석에 공기동역학 하중을 고려함으로써 단방향 연성해석을 상용 프로그램인 Ansys/AQWA를 이용하여 수행하였다. 공기동역학 하중을 고려한 해석과 준정적 항력으로 풍하중을 고려한 해석의 계류선 최종강도 및 피로강도를 비교하여 풍속 변화에 따른 가장 적합한 계류선의 공칭지름을 제시하였다.
본 연구에서는 공기동역학 하중이 작용할 때 부유식 해상 풍력발전기 계류선의 응답 특성 변화를 분석하고 계류선 설계 절차를 제시할 것이다. 실측 데이터로부터 10분 평균 풍속을 Kaimal 스펙트럼에 적용하여 풍속 스펙트럼을 얻고 이를 역 푸리에 변환을 통하여 풍속의 종방향 시간 분포를 나타내었다. 실시간 풍속 변화를 개발된 Matlab 코드에 적용하여 실시간 공기동역학 하중을 추정하였다. NREL 5MW 풍력터빈이 OC4 DeepCWind 반잠수식 플랫폼에 장착된 FOWT를 가정하였으며 120m의 수심에서 체인만으로 이루어진 현수식 계류 시스템을 가정하였다. 본 연구에서는 유체동역학 해석에 공기동역학 하중을 고려함으로써 단방향 연성해석을 상용 프로그램인 Ansys/AQWA를 이용하여 수행하였다. 공기동역학 하중을 고려한 해석과 준정적 항력으로 풍하중을 고려한 해석의 계류선 최종강도 및 피로강도를 비교하여 풍속 변화에 따른 가장 적합한 계류선의 공칭지름을 제시하였다.
목차
1. 서론 81.1 연구 배경 81.2 연구 내용 92. 날개요소 운동량 (BEM) 이론을 적용한 Matlab 코드 개발 112.1 배경 이론 112.1.1 1차원 운동량 이론 112.1.2 각운동량 이론 132.1.3 날개요소 운동량 이론 162.2 Matlab 코드 개발 222.3 개발 코드의 검증 243. 환경하중과 구조물 263.1 환경 하중 263.1.1 파랑하중 및 조류 273.1.2 풍속 스펙트럼 및 풍하중 293.1.3 하중 조건343.2 플랫폼 및 계류선 363.3 공기동역학 및 유체동역학 연성 해석 414. 결과 분석 434.1 인장력 이력 분석 434.2 장기 최대 인장력 비교 454.3 피로강도 비교 575. 결론 626. 참고문헌 65
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