초록 ▼

핵심기술
○ 가변수주진동장치(VLCO) 기술
○ 2kW급/50kW급 가동물체형 고효율파력발전시스템 상세 설계도
○ 가변수주진동장치(VLCO)를 장착한 가동물체형 고효율 파력발전장치
○ 50kW급 유압식 전력변환장치(PTO)
최종목표
50kW급 가동물체형 고효율 파력발전시스템 개발 및 실증시험
개발내용 및 결과
[1차년도]
1. 2kW급 가동물체형 파력발전시스템 상세설계 및 제작
2. 2kW급 가동물체형 파력발전시스템 해역 실증시험 및 성능분석
- 경북 울진해역에서 실증시험

핵심기술
○ 가변수주진동장치(VLCO) 기술
○ 2kW급/50kW급 가동물체형 고효율파력발전시스템 상세 설계도
○ 가변수주진동장치(VLCO)를 장착한 가동물체형 고효율 파력발전장치
○ 50kW급 유압식 전력변환장치(PTO)
최종목표
50kW급 가동물체형 고효율 파력발전시스템 개발 및 실증시험
개발내용 및 결과
[1차년도]
1. 2kW급 가동물체형 파력발전시스템 상세설계 및 제작
2. 2kW급 가동물체형 파력발전시스템 해역 실증시험 및 성능분석
- 경북 울진해역에서 실증시험 수행
3. 50kW급 유압식 전력변환장치(PTO) 개발 및 시험
4. 가동물체형 고효율 파력발전시스템 동유체역학적 특성해석
- 다관절 부유 구조물 응답특성 주파수영역 해석 및 성능평가 모형시험
[2차년도]
1. 50kW급 가동물체형 파력발전시스템 상세설계 및 제작
2. 50kW급 가동물체형 파력발전시스템 해역 실증시험 및 성능분석
- 제주 차귀도해역에서 실증시험 수행
3. 가동물체형 고효율 파력발전시스템 동유체역학적 특성해석
- 다관절 부유 구조물 응답특성 시간영역 해석 및 설계인자 변경모델 파랑 중 성능평가
기술개발배경
○ 국토의 3면이 바다인 우리나라는 풍부한 해양에너지원을 보유하고 있으나 이를 이용하는 기술단계는 매우 미미함
○ 특히 해양에너지 중 파력발전의 현주소는 풍력발전이 20∼30년 전 처해있던 기술개발 초기 진입단계로서 고효율에너지 변환기술과 안정적 운용기술을 확보할 경우 빠른 시일 내에 세계 시장의 주도권 선점이 가능함
○ 파력발전기는 동작원리에 따라 크게 월파형과 진동수주형 및 가동물체형으로 구분됨
○ 월파형과 진동수주형은 파랑의 에너지를 간접적으로 변환하지만, 가동 물체형은 파랑에너지를 직접적으로 흡수하므로 에너지 변환효율이 가장 높은 것으로 평가되고 있음 ○ 현재 상용 중인 파력발전기의 에너지변환효율은 10%대로 매우 낮은 상태이며, 고효율의 파력에너지 변환기술을 확보할 경우 "세계 파력시장"을 선도할 수 있음
○ 따라서 본 과제는 해수의 파랑으로부터 고효율의 에너지를 흡수할 수 있는 가변수주진동장치(Variable Liquid Column Oscillator, VLCO)를 개발하여 가동물체형 파력발전시스템에 창착시켜 발전을 함으로서 에너지변환 효율을 월등히 높인 고효율 파력발전시스템임
핵심개발기술의 의의
○ 세계 최초 가변수주진동장치(VLCO)를 장착한 가동물체형 파력발전시스템 개발
○ 가변수주진동장치(VLCO)를 이용하여 에너지 흡수효율을 월등히 높임
○ 가동물체형 고효율 파력발전시스템 상세설계 기술 및 운영기술 확보
○ 향후 상업화 모델을 개발할 경우 세계시장 선점 가능
적용분야
○ 해상풍력발전과 연계한 복합 해상에너지 클러스터 구축 가능
○ 국내 발전사업자들의 신재생에너지 의무부담(RPS) 해소
○ 상업화 모델 개발 및 제품인증을 통해 국내외 사업 진출

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• <기술개발사업 주요 연구성과> ... 10
• 목차 ... 15
• 제 1 장 서론 ... 17
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 17
• 제 2 절 국내 · 외 관련 기술의 현황 ... 18
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 31
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 32
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 32
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• [1차년도] ... 33
• 1. 이론적 배경 연구 ... 33
• 가. 시스템 구성 및 수치 해석 ... 34
• 나. 컴퓨터 시물레이션 및 해석 ... 40
• 다. 기초 실험 ... 53
• 2. 2kW급 시스템 설계, 제작 및 설치 ... 61
• 가. 시스템 동체 ... 61
• 나. 전력변환시스템 ... 73
• 다. 2kW 파력발전시스템 계류장치 적용 ... 78
• 라. 제어 및 전기시스템 ... 83
• 마. 감시ㆍ제어 시스템 ... 88
• 바. 실해역 설치 ... 107
• 3. 50kW급 프로토타입 전력변환장치 제작 및 시험 ... 112
• 가. 시스템 구성 ... 112
• 나. 성능시험 수행 및 분석 ... 116
• 4. 50kW급 시스템 설치해역 확보 ... 122
• 가. 설치해역 환경평가 ... 122
• 나. 설치해역 파랑 정보 ... 143
• 다. 설치해역 점사용권 확보 ... 192
• [2차년도] ... 197
• 1. 2kW급 시스템 운영 및 성능시험 ... 197
• 가. 성능분석 방법의 정의 ... 197
• 나. 실해역 성능 분석 ... 199
• 다. 성능분석 결과 및 토의 ... 220
• 2. 50kW급 시스템 설계 및 제작 ... 221
• 가. 시스템 동체 ... 221
• 나. 전력변환장치 ... 252
• 다. 전력변환장치 성능시험 ... 256
• 라. 계류장치 ... 272
• 마. 제어 및 전기시스템 ... 297
• 바. 감시ㆍ제어 시스템 ... 307
• 3. 50kW급 시스템 실해역 배치 및 성능시험 ... 350
• 가. 시스템 설치 ... 350
• 나. 실해역 성능시험 수행 및 분석 ... 353
• 다. 파력발전시스템 좌초 ... 362
• 4. 파력발전 상용화 전략 ... 363
• 가. 국내외 여건 분석 ... 363
• 나. 상용화 전략 ... 367
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 369
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 369
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 369
• 2. 연구개발 추진 결과 요약 ... 371
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 372
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 374
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 374
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 375
• 1. 시장 현황 ... 375
• 2. 사업화 전망 ... 381
• 위탁연구보고서 ... 383