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선급 기준에 따른 부유식 진자형 파력발전장치 설계기준 분석
손정민(J.M.Sohn),천호정(H.J.Cheon),박지용(J.Y.Park),신승호(S.H.Shin),홍기용(K.Y.Hong) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
기존의 화석 연료인 석탄, 석유, 천연가스의 고갈과 지구온난화 등의 문제로 친환경에너지의 중요성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 친환경에너지란, 태양광, 태양열, 지열, 바람, 파도 등을 포함하여 재생이 가능한 에너지로 변환하여 이용하는 에너지를 말한다. 이는 최근 영구성과 친환경성에너지로써 관심이 높아지고 있다. 이 중에서도 파랑에너지는 풍부한 에너지원, 쉬운 단지형성, 저비용 설비로 인해 각광받고 있다. 부유식 진자형 파력발전장치는 부유식 구조물의 수실 내로 진행파를 유도하여 수실 내 벽면에서 반사된 파에 의해 정상파를 형성하며, 이 정상과의 마디 부위에 진자판을 설치하여 진자의 왕복운동을 이용해 발전하는 장치이다. 본 연구에서는 선급 및 국제 설계기준에 따른 부유식 진자형 파력발전장치 설계 시고려할 종합적인 사항과 설계 절차에 대해 살펴보았다. 본 연구는 부유식 진자형 파력발전 장치의 선행기술조사로써 향후 진행 될 상세설계에 활용이 가능하다. Energy shortages and concerns about environmental contamination have shifted global attention to green energy forms, such as wave, solar, wind, current, and geothermal. This shift has generated a greater interest in ocean wave energy production, which offers a number of distinct advantages. Ocean waves are one of the most abundant, renewable, and nonpolluting energy resources. The the floating pendulum wave energy converter uses the motion of a pendulum located in an open-mouthed water floater to capture the energy of the waves. Standing waves are formed inside the floater as the incident and reflected waves are superposed. A pendulum plate placed at the node of the standing wave can efficiently absorb energy from the horizontal back-and-forth flow. In the present study, comprehensive details and design procedure of the floating pendulum wave energy converter was investigated relevant to classification criteria. It is available to take advantage of the following detail design as technology information search of the floating pendulum wave energy converter.
천호정(H.J.Cheon),손정민(J.M.Sohn),남보우(B.W.Nam),신승호(S.H.Shin),홍기용(K.Y.Hong) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
최근 화석연료의 고갈과 환경오염 등의 문제로 친환경 대체에너지에 대한 수요가 급증하고 있다. 다양한 친환경 에너지 중 파랑에너지는 넓은 지역에 분포하여 가용 에너지원이 풍부하고 3면이 바다인 우리나라에서 대규모로 활용가능한 장점이 있다. 본 논문의 목적은 가동 물체형 파력발전장치 중 하나인 부유식 진자형 파력발전장치의 파랑 중 구조 응답을 살펴보는 것이다. 이를 위해 상용포텐셜 유동해석 소프트웨어인 AQWA를 이용해 다양한 파주기, 파고, 파향에 의하여 구조물에 부과될 파랑하중을 계산하고, AQWA-WAVE를 이용해 유동해석에서 계산된 하중을 구조해석용 모델에 맵핑하였다. 유동해석을 통해 계산된 파랑하중을 경계조건으로 하는 구조물을 상용 유한요소해석 소프트웨어인 ANSYS를 이용해 구조해석을 수행하여 파랑의 주기, 파고, 방향에 따른 구조물의 응력분포를 살펴보았다. 다양한 파랑조건에서의 유체-구조 연성해석결과 취약부의 위치와 응력의 분포를 확인하였다. 본 연구로 얻은 결과는 연이어 진행될 극한조건에 대한 구조물 안정성 평가 및 구조물 보강을 위한 연구에 활용할 계획이다. The demand for environment-friendly alternative energy is sharply rising in recent times in response to the depletion of fossil fuels and environmental pollution. Of the various types of alternative energy, blue energy has the advantage of widespread availability in Korea, which is surrounded on three sides by ocean. Additionally, resources for such are vast and distributed over a large area, opening up the possibility for their use on a large scale. The purpose of this paper is to examine the structural responses of the floating pendulum wave energy converter under wave, a type of movable body type wave energy converter. For this purpose, the commercial potential flow analysis software AQWA was used to calculate the wave load on the structure for various wave periods, wave heights and wave directions. Using the commercial software AQWA-WAVE, mapping of the loads calculated in flow analysis was performed for the structural analysis model. Using the finite element analysis software ANSYS, structural analysis was performed for a structure with the boundary conditions corresponding to the wave load calculated through flow analysis. The stress distribution for the structure was examined for wave period, wave height, and wave direction. Fluid-structure interaction analysis at various wave conditions returned the locations of weak-links and stress distribution. The results from the study will be used in future research for structural stability analysis in extreme conditions, and research for structural reinforcement.