초록 ▼

최종목표
국내의 풍부한 해양에너지 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 해상풍력과 조류를 복합한 발전장치의 원천기술을 개발한다.
탈부착식 조류발전시스템, 유지보수장치 등을 개발하며 모형 테스트를 통한 검증, 복수전원에 의한 전력변환 및 안정화 기초기술을 개발하여 국내환경에 적합한 복수 해양발전이 가능한 장치의 원천기술을 확보한다.
개발내용 및 결과
해상풍력발전과 조류발전이 동시에 가능한 국내 적합지역조사를 통해 탈부착식 조류발전시스템의 설계변수를 설정하고, 터빈 설계 및 터빈과 파일타워 간의 상호작용, 복수전원 적

최종목표
국내의 풍부한 해양에너지 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 해상풍력과 조류를 복합한 발전장치의 원천기술을 개발한다.
탈부착식 조류발전시스템, 유지보수장치 등을 개발하며 모형 테스트를 통한 검증, 복수전원에 의한 전력변환 및 안정화 기초기술을 개발하여 국내환경에 적합한 복수 해양발전이 가능한 장치의 원천기술을 확보한다.
개발내용 및 결과
해상풍력발전과 조류발전이 동시에 가능한 국내 적합지역조사를 통해 탈부착식 조류발전시스템의 설계변수를 설정하고, 터빈 설계 및 터빈과 파일타워 간의 상호작용, 복수전원 적용에 따른 전력변환 방안을 연구하였다.
조류터빈 설치에 따른 파일타워 안정성을 평가위해 유체-구조 연성해석기법을 이용하여 구조해석을 수행하였고, 터빈 최적설계 및 진동특성 연구를 수행하였다.
축소모형 수리실험을 통해 파일타워에 작용하는 하중 및 진동을 분석하였으며 유지보수장치의 작동 신뢰성을 검증함으로써 해상풍력발전 시스템의 하부 파일구조물에 탈부착 가능한 조류발전시스템의 원천기술을 개발하였다.
기술개발 배경
해양에너지 개발은 시공 및 유지보수에 큰 비용과 노력이 소요된다. 급속도로 팽창 중인 해상풍력발전 시스템의 하부구조물에 조류발전장치가 적용된 복합 발전방식이 개발된다면 매우 혁신적이고 경제성 있는 실용적인 장치로 관련분야에 큰 파급효과가 예상된다.
신재생에너지 발전용량을 증대 할 수 있을 뿐만 아니라, 두 개의 발전시스템이 해양구조물, 모니터링시스템, 파워케이블 등을 공유 할 수 있어 효율적이고 경제성을 높일 수 있다.
핵심개발 기술의 의의
세계적으로 해상풍력과 조류를 복합한 발전장치는 전력시스템 분야에 일부 연구사례가 있으나, 기 설치된 해상풍력 타워에 적용 가능한 탈부착 시스템은 개발사례가 없어 본 원천기술 개발로 해양에너지의 새로운 시스템과 가능성을 제시할 수 있다.
유럽의 대규모 해상풍력단지들이 대부분 파일구조로 지지되어 있어본 기술의 적용이 가능하며, 원천기술 선점을 통해 추후 기술수출이 가능 할 것으로 판단된다.
적용 분야
파일 지지구조인 해상풍력발전단지에 적용이 가능하며 추후 해양에너지 발전단지 개발 시 본 복합발전장치를 적용하여 경제성과 효율성을 향상 시킬 수 있다. 또한 본 탈부착식 조류발전 시스템 개발로 조류터빈 블레이드, 전력변환시스템, 구조 연구분야에 기술적 파급효과가 기대된다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 6
• 목차 ... 11
• 제 1 장 과제 개요 ... 13
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 14
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 14
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 16
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 18
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 18
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 19
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 19
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 60
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 61
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 61
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 62
• 부록 ... 63
• 부록 1. 기술동향 및 지지구조물 형태 비교 ... 64
• 부록 2. 복합발전 국내 적용 가능지역 조사 ... 83
• 부록 3. 조류발전 터빈설계 ... 91
• 부록 4. CFD를 이용한 터빈 성능해석 ... 101
• 부록 5. FSI (Fluid-Structure Interaction) 해석 ... 112
• 부록 6. 구조해석 ... 129
• 부록 7. 터빈 및 와류에 의한 진동특성 연구 ... 143
• 부록 8. 수리모형 실험 ... 150
• 부록 9. 복합발전 전력시스템 ... 159
• 부록 10. 탈부착식 조류발전장치 설계도면 ... 176
• 끝페이지 ... 182