IEC TS 62600-2 설계 요구사항 검토

고동휘(Dong-Hui Ko),이진학(Jin-Hak Yi),박진순(Jin-Soon Park),허만웅(Mang-Woong Heo) 한국해양환경·에너지학회 2022 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.11

조류발전시스템 성능실험을 위한 해상성능시험장 기본 및 실시설계 추진 현황

고동휘(Dong-Hui Ko),박진순(Jin-Soon Park) 한국해양환경·에너지학회 2019 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

1㎿급 조류발전시스템 설계조건 분석

고동휘(Dong-Hui Ko),김성원(Sungwon Kim),김선빈(Sun-Bin Kim),홍혜민(Hyemin Hong),이진학(Jin-Hak Yi) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7

본 연구에서는 1MW급 조류발전시스템 개발을 위하여 IEC TS 62600-2 설계요구사항에 따라 설계 초안을 작성하였다. 환경조건은 조류발전시스템이 설치 될 예정인 장죽수도의 해양조건과 지반조건에 대해서 분석하여 제시하였다. 또한, IEC TS 62600-2 문서에서 제시하고 있는 설계하중케이스와 구조물 설계에 필요한 부분안전계수를 검토하였다. 이 문서는 향후 1MW급 조류발전시스템 설계에 활용될 예정이다. In this paper, the design basis was prepared according to the IEC TS 62600-2 design requirements for the development of 1MW tidal energy converter. The environmental conditions were presented after analyzing the marine conditions and soil conditions in Jang-Juk waterway where the tidal energy converter will be installed. In addition, the design load cases and the partial safety factors required for the design of the structures were reviewed. This design basis will be used to design a commercialization system of 1MW tidal energy converter.

HeMOSU-1 풍속자료를 이용한 연직 분포함수의 매개변수 추정 및 분석

고동휘(Dong-Hui Ko),조홍연(Hong-Yeon Cho),이욱재(Uk-Jae Lee) 한국해안해양공학회 2021 한국해안해양공학회 논문집 Vol.33 No.3

다양한 목표 고도에서의 풍속 추정은 해상풍력 구조물 설계 및 풍파 추정 등의 분야에서 매우 중요한 요소이다. 그러나 풍속 관측 자료가 특정 고도에 한정되어 있기 때문에 다른 고도에서의 풍속 추정은 일반적으로 사용되는 연직 분포함수와 평균적인 매개변수를 이용하여 추정한다. 본 연구에서는 HeMOSU-1 관측타워의 다양한 고도에서 측정한 풍속 자료를 이용하여 Power 함수, 대수함수의 매개변수를 추정하고 그 변동 양상을 분석하였다. 매개변수 추정 결과, Power 함수의 지수 매개변수는 일반적으로 제안되는 0.14(= 1/7) 보다 작은 평균 0.10 정도로 추정되었으며, 변동 범위도 0.0~0.3 정도로 파악되었다. 대수분포함수의 경우, 매개변수는 마찰속도와 조도 길이로 그 범위가 풍속에 따라 차이를 보이고 있으며, 변동 범위는 각각 0~10 (m/s), 0.0~1.0 (m) 정도로 파악되었으며, 일반적으로 제시되는 범위와는 그 차이를 보이는 것으로 파악되었다. 이러한 차이는 기존의 고도 분포함수가 대기 중립 조건을 가정하고 있는 영향으로 판단되며, 보다 정확한 추정을 위해서는 대기조건을 고려한 비선형 고도분포함수의 도입이 필요하다. A wind-speed estimation at the arbitrary elevations is key component for the design of the offshore wind energy structures and the computation of the wind-wave generation. However, the wind-speed estimation of the target elevation has been carried out by using the typical functions and their typical parameters, e.g., power and logarithmic functions because the available wind speed data is limited to the specific elevation, such as 2~3m , 10 m, and so on. In this study, the parameters of the vertical profile functions are estimated with optimal and analyzed the parameter ranges using the HeMOSU-1 platform wind data monitored at the eight different locations. The results show that the mean value of the exponent of the power function is 0.1, which is significantly lower than the typically recommended value, 0.14. The values of the exponent, the friction velocity, and the roughness parameters are in the ranges 0.0~0.3, 0~10 (m/s), and 0.0~1.0 (m), respectively. The parameter ranges differ from the typical ranges because the atmospheric stability condition is assumed as the neutral condition. To improve the estimation accuracy, the atmospheric condition should be considered, and a more general (non-linear) vertical profile functions should be introduced to fit the diverse profile patterns and parameters.

해양에너지 용어 표준(안) 개발

고동휘(Dong-Hui Ko),이진학(Jin-Hak Yi),최종수(Jong-Su Choi),서종범(Jong-Beom Seo) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

최근 국내에서는 탄소중립 정책과 관련하여 해양에너지에 대한 연구개발의 수요가 높아지면서 시험·인증체계 구축의 필요성이 대두되고 있다. 특히 조류발전 및 파력발전 실해역 시험장 구축 연구가 진행되면서 시험 인프라와 연계하여 국내 환경에 적합한 국가표준 개발이 필요한 실정이다. 한편 IEC(International Electrotechnical Commission)에서는 해양에너지 분야 국제표준 개발과 적합성 평가 제도를 운영하고 있으며, 기술문서는 TC(Technical Committees) 114에서 62600 시리즈를 발간하고 있다. 이처럼 국제표준이 마련된 현 상황에서는 WTO/TBT 협정에 따라 국제표준 부합화가 진행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 해양에너지 산업 및 관련 산업 분야의 조직과 개인 사이의 의사소통을 용이하게 하기 위하여 통일된 용어를 정리한 해양에너지 용어 표준(안)을 개발하였다. 이 문서는 IEC TS 62600-1, Part 1: Vocabulary 기술문서를 근거하여 작성되었으며, 해양에너지와 관련된 용어를 정의하였다. 또한 이 문서에서는 주로 파력, 조류 및 기타 수류에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 다루고 있으며, 국제표준과 달리 해수온도차에 대한 내용을 신규 추가하였다. Recently in Korea, as the R&D demands of marine energy with carbon-neutral policy increase, establishing a testing and certification system is needed. In particular, as research on the establishment of sea test bed for tidal current energy converters and wave energy converters is underway, it is necessary to develop KS (Korean Industrial Standards) considering the domestic marine conditions in connection with the testing infrastructure. Meanwhile, the IEC (International Electrotechnical Commission) operates the international standard development and conformity assessment system for marine energy, and TC (Technical Committees) 114 publishes the 62600 series of technical specifications. In the current situation where international standards have been published, we have to apply international standards to KS according to the WTO/TBT agreement. Therefore, in this study, a KS (draft) for marine energy vocabulary that lists the terms was developed to assist the communication between organizations and individuals in the marine energy industry and related industries. This document was developed based on IEC TS 62600-1, Part 1: Vocabulary technical specification, and defined the terms relevant to marine energy. In addition, this document mainly deals with devices that convert wave power, tidal currents, and other water current energy into electrical energy. However, unlike the international standard, the content of ocean thermal energy conversion was newly added.

IEC TS 62600-200 조류발전기 출력성능평가

고동휘(Dong Hui Ko),이진학(Jin Hak Yi),이광수(Kwang Soo Lee),박진순(Jin Soon Park),홍혜민(Hyemin Hong) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

IEC(International Electrotechnical Commission)는 전기와 관련된 기술표준화를 위해 구성된 국제 전기기술위원회로 전기 및 전자 분야의 표준화에 대한 국제적 협력을 증진하는데 목적을 두고 있다. 해양에너지와 관련된 IEC 규격으로는 IEC TS 62600-1, 2, 10, 100, 101, 102, 200, 201이 있으며 이 중 62600-200과 201에서는 조류발전에 관한 출력성능 및 자원평가에 대한 내용을 포함하고 있다. 한편 본 연구에서는 조류발전시스템의 출력 성능을 평가하기 위해 마련 된 IEC TS 62600-200 국제 규격에 대해 검토하고 이를 소개하였다. The International Electrotechnical Commission(IEC) aims to promote international cooperation as a worldwide organization for standardization in the electrical and electronic fields. IEC standards associated with marine energy is IEC TS 62600-1, 2, 10, 100, 101, 102, 200, and 201. Among them, IEC TS 62600-200 and 201 include power performance and tidal current resource assessment. Meanwhile, in this paper, IEC TS 62600-200 for power performance assessment was reviewed.

IEC TS 62600-2 극치해상상태 분석에 관한 고찰

고동휘(Dong-Hui Ko),이진학(Jin-Hak Yi),박진순(Jin-Soon Park),허만웅(Man-Woong Heo) 한국해양환경·에너지학회 2022 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

한국 서해안의 해상풍력발전 부존량 평가

고동휘(Dong Hui Ko),정신택(Shin Taek Jeong),강금석(Keum Seok Kang) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.4

본 연구에서는 국내 서해안의 해상풍력 발전을 위한 적지를 검토하기 위해 기상청에서 제공하는 6개 지점(서수도, 가대암, 십이동파, 갈매여, 해수서, 지귀도)의 2014년 연간 풍속 자료를 수집하고 이를 분석하였다. 관측된 풍속 자료는 Rayleigh 모델과 Weibull 모델에 적합하였으며, 풍속 출현빈도에 따라 연간 부존량을 추정하였다. 풍력발전기 모델로는 GWE-3kH(3 kW급) 터빈과 GWE-10KU (10 kW급) 터빈을 선정하였으며 이의 성능곡선을 이용하였다. 그 결과, 서수도, 가대암, 십이동파, 갈매여, 해수서, 지귀도의 연평균 풍속은 각각 4.60, 4.5, 5.00, 5.13, 5.51, 5.90 m/s로 나타났으며, 연간 발전량은 10,622.752, 11,313.05, 13,509.41, 14,899.55, 17,106.13, 19,660.85kWh로 나타났다. 6개 지점의 연평균에너지 밀도는 전체적으로 poor와 marginal 계급으로 나타났으며, 터빈 이용률은 지귀도가 22.44%로 가장 높게 나타났다. In this paper, annual wind data in 2014 at six locations(Seosudo, Gadaeam, Sibidongpa, Galmaeyeo, Haesuseo, Jigwido) are collected and analyzed in order to review optimal candidate site for offshore wind farm in the Western Seas of Korea. Observed wind data is fitted to Rayleigh and Weibull distribution and annual energy production is estimated according to wind frequency. GWE-3kH(3 kW-class) and GWE-10KU (10 kW-class) turbine are selected as wind turbine. Also, power curve are used to calculate wind energy potential. As a result, annual mean wind speed at six locations(Seosudo, Gadaeam, Sibidongpa, Galmaeyeo, Haesuseo, Jigwido) were calculated about 4.60, 4.5, 5.00, 5.13, 5.51, 5.90 m/s, respectively. In addition, annual energy production were estimated at 10,622.752, 11,313.05, 13,509.41, 14,899.55, 17,106.13, 19,660.85 kWh. Generally, annual mean energy density were between poor and marginal class and capacity factor at Jigwido was calculated at 22.44%. Its value is higher than the others.

FLOW-3D를 이용한 해상 자켓구조물 주변의 세굴 수치모의 실험

고동휘(Dong Hui Ko),정신택(Shin Taek Jeong),오남선(Nam Sun Oh) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.6

해상풍력 기기, 해상 플랫폼과 같은 구조물이 해상에서 빈번하게 설치되면서 세굴에 관한 영향도 중요시되고 있다. 이러한 세굴 영향을 검토하기 위해 세굴 수치모의 실험을 수행한다. 일반적으로 수치모의 조건은 일방향 흐름에 대해서만 검토가 이뤄지고 있으며 서해안과 같은 왕복성 조류 흐름에 대해서는 검토되지 않는다. 본 연구에서는 서해안에 설치된 HeMOSU-1호 해상 자켓구조물 주변에서 발생하는 세굴 현상을 FLOW-3D를 이용하여 수치모의하였다. 해석 조건으로는 일방향 흐름과 조석현상을 고려한 왕복성 흐름을 고려하였으며, 이를 현장 관측값과 비교하였다. 10,000초 동안의 수치모의 결과, 일방향의 흐름 조건에서는 1.32 m의 최대 세굴심이 발생하였으며, 양방향 흐름 조건에서는 1.44 m의 최대 세굴심이 발생하였다. 한편, 현장 관측값의 경우 약 1.5~2.0 m의 세굴심이 발생하여 양방향의 흐름에 대한 해석 결과와 근사한 값을 보였다. As offshore structures such as offshore wind and offshore platforms have been installed frequently in ocean, scour effects are considered important. To test the scour effect, numerical simulation of scour has been carried out. However, the test was usually conducted under the uni-directional flow without bi-directional current flow in western sea of Korea. Thus, in this paper, numerical simulations of scour around offshore jacket substructure of HeMOSU-1 installed in western sea of Korea are conducted using FLOW-3D. The conditions are uni-directional and bi-directional flow considering tidal current. And these results are compared to measured data. The analysis results for 10,000 sec show that under uni-directional conditions, maximum scour depth was about 1.32 m and under bidirectional conditions, about 1.44 m maximum scour depth occurred around the structure. Meanwhile, about 1.5~2.0 m scour depths occurred in field observation and the result of field test is similar to result under bi-directional conditions.

KMA와 ECMWF 자료를 이용한 연안 유의파고의 분포 및 추세분석

고동휘(Dong Hui Ko),정신택(Shin Taek Jeong),조홍연(Hong Yeon Cho),서경식(Kyoung Sik Seo) 한국해안해양공학회 2017 한국해안해양공학회 논문집 Vol.29 No.3

연안의 파랑환경은 해안지형의 변화, 해양생물의 서식조건, 해양구조물의 설계 등에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 인자이다. 최근 기후변화로 인한 파랑환경의 변화도 예상되고 있는 상황에서, 가용한 자료를 이용한 파랑환경의 추세분석이 요구된다. 본 연구에서는 한국 연안 6개 지점(덕적도, 외연도, 칠발도, 마라도, 포항, 울릉도) 평상파랑의 부이관측 자료를 이용하여 장기 변화양상을 분석하였다. 먼저, 국내 기상청 해양기상부이 관측 자료의 이상치를 제거하기 위해 Rosner 방법을 사용하였으며, 이를 ECMWF 재해석 자료와 피어슨 상관분석을 수행하였다. 그 결과, 해양기상부이와 ECMWF 자료간의 상관성은 0.849~0.938로 나타났다. 한편, 맨-캔달 검정법을 이용하여 평상파랑의 장기변동 양상을 검토하였으며 그 결과, 덕적도, 외연도, 칠발도 지점은 변동이 없는 것으로 나타났지만, 마라도, 포항, 울릉도 지점은 증가하는 경향을 보였다. The coastal wave environment is a very important factor that directly affects the change of coastal topography, the habitat of marine life, and the design of offshore structures. In recent years, changes in the wave environment due to climate change are expected, and a trend analysis of the wave environment using available data sets is required. In this paper, significant wave heights which are measured at six ocean buoys (Deokjeokdo, Oeyeondo, Chibaldo, Marado, Pohang, Ullengdo) have been used to analyze long-term trend of normal waves. In advance, the outlier of measured data by Korea Meteorological Administration have been removed using Rosner test. And Pearson correlation analysis between the measured data and ECMWF reanalysis data has been conducted. As a results, correlation coefficient between two data were 0.849~0.938. Meanwhile, Mann-Kendall test has been used to analyze the long-term trend of normal waves. As a results, it was found that there were no trend at Deokjeokdo, Oeyeondo and Chibaldo. However, Marado, Pohang and Ullengdo showed an increasing tendency.