5. 연구개발과제 도출
5.3. 제안 부유식 플랫폼 구조
그림
[ 5.5] Ocean Energy Module
해상풍력과 파력발전을 복합으로 발전하는 부유체 구조물 유닛(unit)과 그 유닛으로 구성 되는 해양복합발전 부유식 구조물 모듈 에너지 아일랜드 모듈( ), 그리고 다시 그 부유식 구조물 모듈을 연결하여 대형 해양복합발전 에너지 섬 에너지 아일랜드 콤플렉스 을 구성( ) 하는 개념. (Unit → Module → Complex)
해상풍력 파력 부유체 구조물 유닛은 부유식 구조물과 접안시설- , 파력 발전기로 구성되 며, 부유식 구조물 위에 풍력 발전기가 설치됨.
파력발전기 부유식 구조물(Unit)
접안시설
그림
[ 5.6 부유식 구조물 유닛 ]
부유식 구조물 유닛의 한쪽 방향에는 파력발전기가 설치되며, 녹색 원통부의 부유체가 파 에 의해 상하운동을 하게됨에 따라 청색부의 내부에 설치된 발전기가 작동함.
다른 방향에는 시설의 유지관리를 위한 접안시설이 배치됨.
파력발전기 풍력발전기
계류라인 부유식 구조물
(Unit)
접안시설
그림
[ 5.7] 해상풍력 파력 복합발전 부유체 유닛-
부유체 구조는 다음과 같은 방식을 고려할 수 있음.
강재를 사용하는 방법
경량콘크리트와 강재를 합성하는 이중관 구조 경량콘크리트와 철근, 강재를 합성하는 구조
경량 콘크리트와 철근을 이용하는 구조
경량콘크리트와 강재 트러스 구조를 합성하여 적용하는 구조 철근 및 강재구조물은 모두 FRP 재료로 대체가 가능.
강재 박스
그림
[ 5.8 강재] (steel)로 구성되는 부유체 구조물
외부 강재 박스
내부 강재 박스
경량 콘크리트
그림
[ 5.9 경량콘크리트와 강재를 합성하는 이중관 ] 구조 내부 중공( )
경량 콘크리트 내부 강재 박스
철근
그림
[ 5.10 경량콘크리트와 철근 강재를 ] , 합성하는 구조 내부 중공( )
경량 콘크리트
철근
그림
[ 5.11 경량 콘크리트와 철근을 ] 이용하는 구조 일반형( )
경량 콘크리트
철근
강재 빔
그림
[ 5.12 경량 콘크리트와 철근을 ] 이용하는 구조(SRC Type)
경량 콘크리트
내부 강재 박스 강재 트러스 구조물
그림
[ 5.13 경량콘크리트와 강재 트러스 ] 구조를 합성하는 구조 중공형( )
경량 콘크리트
강재 트러스 구조물
그림
[ 5.14 경량콘크리트와 강재 트러스 ] 구조를 합성하는 구조 중실형( )
부유식 구조물 유닛이 독립적으로 사용될 때, Spar 타입으로도 적용이 가능.
해양복합발전 유닛은 Energy Island Module Arm에 연결된 후, 5개의 유닛과 Arm이 60도 의 각도로 모듈 본체에 연결되며, 유닛의 계류라인은 제거.
의 단면은 각 또는 각형이며 본체부로 갈수록 단면적이 증가
Arm 5 7 , .
Spar
그림
[ 5.15] 해상풍력 파력 - 복합발전 부유체 유닛 (Spar Type)
그림
[ 5.16] Energy Island Module Arm
그림
[ 5.17] Energy Island Module Arm과 Module 본체 연결
모듈에 유지관리와 운영을 위한 접안 시설이 배치됨.
각 Arm의지지 및 보강을 위하여 Ring Structure를 설치하여 Arm의 강성을 보강. 에 추가로 파력발전기가 설치
Ring Structure .
의 하면에는 중심을 잡기위한 가 설치 Energy Island Module Spar . 완성된 Energy Island Module의 구조는 다음 그림과 같음.
그림
[ 5.18] Energy Island Module 접안 시설 배치
그림
[ 5.19] Energy Island Module Ring Structure 및 파력발전기 배치
Wind-Wave Power Unit Ring Structure
Arm Structure
Core Structure
Harbor Spar Arm Connector
그림
[ 5.20] Ocean Energy Island Module의 구조
에는 기본적으로 파력과 풍력발전기가 설치됨 Ocean Energy Island Module .
풍력발전기
파력발전기
접안시설 그림
[ 5.21] Ocean Energy Island Module의 기본 구성
본체 중앙부에는 해상도시 또는 변전소 및 컨트롤 센터를 설치하여 운영할 수 있으며, 각 과 사이에 태양광 발전 패널의 설치가 가능
Arm Ring .
그림
[ 5.22] Ocean Energy Island Module 본체 중앙부 용도 및 태양광 패널 배치
그림
[ 5.23 계류 라인]
그림
[ 5.24 계류 라인 측면도] ( )
의 하부에 조류발전기의 설치가 가능하며 각 의 하부에 추진기를 설치하여 모듈
Arm , Unit
의 자세와 위치를 제어.
조류 발전기 그림
[ 5.25 조류발전기의 설치]
[그림 5.26] 자세, 위치 제어를 위한 추진기의 설치
Energy Island M odule
Energy Island Connecting Arm
[그림 5.27] Energy Island Connecting Arm
☐ 유닛에서 모듈로 확장한 방법과 같이, 각 모듈은 Connecting Arm을 통하여 대형 Ocean Energy Island Complex로 확장.
☐ 이후의 그림은 Ocean Energy Island Complex의 그림들임.
☐ Ocean Energy Island Complex의 본체 중앙부와 Arm은 모듈에서와 같이 다양하게 활용 가능.
☐ 기본 유닛을 독립적으로 구성이 가능하며, 이를 연결하여 모듈로 확장이 가능.
☐ 각 모듈 또한 독립적으로 운영이 가능하며, 이를 다시 확장 연결하여 Ocean Energy Island Complex로 운영이 가능한 부유체 구조물을 제안.
☐ 이를 구현하기 위한 각 핵심 기술 개발 필요.
[그림 5.28] Ring Structure에 설치된 파력발전기
[그림 5.29] Energy Island Connecting Arm (평면도)
Energy Island Complex
[그림 5.30] Ocean Energy Island Complex
[그림 5.31] Ocean Energy Island Complex (평면도)