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문제 정의
- 본 연구를 통하여 현재 널리 사용되고 있는 해상 풍력 발전용 Tower의 고유진동수에 관한 경향을 살펴 보았다. 또한 이를 통하여 앞으로 진행될 풍력 발전기 Tower의 설계에 있어서 그 특성을 고려하여 설계할 수 있게 되었다.
- Jacket Type의 Tower가 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서는 Tubular와 Jacket Type의 Tower의 고유 진동수의 해석적 접근을 통해서 해상용 풍력 발전기용 Tower의 일반적인 고유 진동수 예측을 할 수 있도록 그 경향을 파악하고, 이를 통해 앞으로 진행될 해상 풍력 발전기의 설계에 있어서 그 방향을 잡고자 한다. 모드 해석 수행에 있어 적용된 하중은 현재 우리나라 서해안에서 나타나는 해류 및 파고, 풍속 등을 고려하여 그에 맞게 적용하였다.
- 또한 국내 풍력 발전 분야는 아직 그 기반이 곤고히 되지 못한 상태이다. 앞으로의 고용량 해상 풍력 발전 Tower의 설계 및 제작에 있어서 본 연구의 특성 및 경향을 참고 하고자 하였다. 앞으로 보강, 재료 및 구조물의 특성에 관한 연구 및 동적 특성에 관한 연구가 더 필요하다.
- 또한 이를 통하여 앞으로 진행될 풍력 발전기 Tower의 설계에 있어서 그 특성을 고려하여 설계할 수 있게 되었다. 이번 연구는 그동안 진행 되어 오지 않은 해양 풍력 발전용 Tower의 그 동적 특성에 대하여 작동 시 작용하는 하중과 부가수 질량을 고려하여 Type 종류별로 특성을 연구하고 그 경향을 파악하였다.
가설 설정
- 따라서 최대 풍속이 23m/s일 때로 가정하고, Tower 를 3m 간격으로 Section을 나눈 후 각 Section의 단면적을 구하여 Tower의 각 Section에 작용하는 하중을 구한다.
- 첫째는 Friction으로서 이는 무한히 얇은 Fluid layer가 Cylinder side에 붙어 고정되고 Velocity는 Cylinder surface로 부터의 거리에 따라 지수적으로 증가한다는 가정으로부터 Boundary layer의 이웃하는 Fluid layer간에 Inertia force가 생김을 말한다.
- 파랑에 의한 하중(Wave Load)을 계산하기 위해서 연근해의 평균 수심을 5m로 가정하였으며, 설계파고는 10m로 풍속은 23m/s로 설정했다. 파의 수령치수(D)와 파장(L)의 비 D/L 값이 0.
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