본 보고서는 "해상풍력 기반 부유식 해양에너지플랫폼 구축을 위한 기술계획서"의 최종 보고서로 제출된다. 해양 단독 발전과 복합 해양 발전의 경제성에 대한 개요.
연구개발 목표 및 필요성
연구개발 목표
국내 해상풍력발전단지 건설사업이 지연되고 있지만 남서해상에서 추진되고 있다. 해상 풍력 및 기타 해양 에너지에 대한 조합 계획 도출.
연구개발 필요성
SWAY가 개발한 부유식 풍력 발전 시스템은 하나의 텐션 레그만 사용합니다. 터빈과 풍력발전을 결합한 SeaGen-W 제안.
기술 동향
부유식 해양구조물 종류
SPAR은 반잠수정과 유사하며 원통형의 긴 원통형 하부 구조를 가지고 있습니다. 구조물 상부에 플랫폼을 설치하고 하부에 방사형 계류삭을 설치한 부유식 구조물.
해상 부유식 구조물의 설계 및 해석
해양구조물의 구조해석에는 정치해석(in-situ해석), 해양작업과 관련된 하중해석, 운송해석, 융기해석, 기계구조해석, 피로해석 등이 있다. 또한 해상풍력, 해상태양광, 융합조력발전 등 새로운 형태의 부유식 해양에너지 구조물의 경우 풍력타워, 터빈, 태양전지 등의 구조물로 인해 기존 구조물과는 다른 추가적인 하중조건이 발생한다. 그렇기 때문에 이러한 구조물과 해양설비 간의 하중연계 해석이 매우 중요합니다.
부유식 해상풍력발전 기술 현황
- 부유식 해상풍력 사업 현황
- 국외 부유식 해상풍력 플랫폼 개발 현황
- 국내 부유식 해상풍력 플랫폼 개발 현황
해외 부유식 해상풍력 플랫폼 개발 현황. 국내 부유식 해상풍력 플랫폼 개발 현황.
파력발전 기술 현황
- 진동수주형 파력 발전 (Oscillating Water Columns; OWC)
- 가동 물체형 파력 발전 (Oscillating Bodies)
- 월파형 파력 발전 (Run up)
- 각국의 파력발전 개발 현황
PTO(동력인출장치)의 경우 유압 펌프로 유압식입니다. 파도를 따라 부유식으로 이동하는 원통형 구조물의 접합부에 위치한 유압유닛을 이용하여 파력에너지를 흡수하는 이동체형 파력발전기(Pelamis(750kW))가 현재 가장 활발한 기술개발을 진행하고 있다. .
해양복합발전 기술 현황
Poseidon P37은 덴마크에서 개발된 풍파복합발전시스템으로 반잠수식 구조물이다. 미국 버지니아 공대 첨단 연구소의 부유식 파력 발전의 해상풍력.
부유식 구조물 개발 현황
움직임 저감형 하이브리드 부유체 형태 연구. 하이브리드 부유식 구조물 구조 설계 및 안전성 평가 기술 연구.
시장 동향
유럽의 부유식 풍력 시장 분석
- 시장 잠재성
- 예비 경제성
- 시장전망
유럽의 해상 부유식 풍력 발전의 잠재력은 엄청납니다. 해상 풍력 발전소를 위한 영국 최고의 지역은 잉글랜드 동부입니다.
산업 현황
- 부유식 해상 풍력 지지 형태
- 계류 및 앵커링 시스템
- 타산업과의 시너지 효과
- 현존 부유식 해상 풍력의 콘셉트
기존 부유식 바람 개념 검토(Floating Wind Concepts). Technip과 Nenuphar가 개발한 부유식 풍력 타워.
시장분석
반잠수식 플랫폼은 대부분의 시장에서 가장 발전된 형태로, 프랑스는 얕은 물에서 사용할 수 있는 개념의 반잠수식 플랫폼을 개발하고 있다. 반면에 TLP 유형은 주로 미국에서 설계되었으며 몇몇 유럽 국가에서 개발되고 있습니다.
부유식 구조에 대한 설계 기준
기술이 발전함에 따라 이러한 문제는 산업 지침 및 표준(표준)에 의해 우회되었으며 DNV-GL은 부유식 해상 풍력 터빈 구조물 설계를 위한 표준(표준)을 개발했습니다. 부고정 지지구조물에 대한 규격은 DNV-OS-J101로 Hywind, PelaStar, WindFloat 등의 대표 프로젝트를 통해 제정되었다.
부유식 해상풍력의 예비 경제성
- 설비투자
- 운영비 지출
- 균등화 전력비용
바닥에 있는 일반적인 프로젝트와 마찬가지로 부유식 해상 풍력 터빈이 가장 비용이 많이 듭니다. 일반적인 바닥 장착형 프로젝트와 마찬가지로 터빈 비용이 부유식 해상풍력 비용을 지배합니다.
지지구조에 따른 해상풍력 경제성 비교
- 디자인 특성
- 부유식 플랫폼
- 부유식 플랫폼 제작 및 공급
- 부유식 플랫폼 설치
- 부유식 플랫폼 유지관리
- 부유식 플랫폼 비용 산정
하이브리드 플랫폼의 비용이 가장 높은 것으로 보입니다. 플랫폼 비용이 가장 높은 것 같습니다.
특허 동향
- 분석 범위
- 기술 분류
- 연도별 출원동향
- 기술분류별 분포 및 출원동향
- 기술분류별 출원동향
- 기술분류별 분포
- 국가별/기술분류별 동향
- 주요 출원인 동향
- 국가별 내외국인 출원 동향
- 기술의 성장 단계
또한 현재까지 지속적으로 응용이 이루어지고 있는 점을 감안할 때 부유식 해양에너지 기술은 최근까지 활발히 연구 및 개발된 것으로 판단된다. 유럽에서는 외국인 지원자들이 적극적으로 지원서를 제출하고 있는 것으로 확인됐다.
연구개발과제 도출
적지 분석
아래 표의 그림에서 육지에서 멀어질수록 풍속이 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 서한해 인근에서는 진도와 남해 끝에서 연평균 풍속이 7m/s 이상인 경우가 있고, 풍속이 8m/s 이상인 지역도 있다. 제주도 남서쪽에 더 많이 있습니다.
연구 분야별 핵심기술
알코올 액체 플랫폼 안전 평가 기술 액체. 시공단계별 안전성 평가 기술 및 에너지.
제안 부유식 플랫폼 구조
경량 콘크리트 및 철근 구조. 부유구조체를 단독으로 사용하는 경우 Spar의 일종으로도 사용할 수 있다.
- 플랫폼의 운동을 최소화 시키는 플랫폼 형상 개발
- 심해 해양에너지 플랫폼 계류 시스템
- 해양에너지 이송기술 개발
- 해양에너지 플랫폼의 스마트 모니터링 기술 개발
- 신형식 부유식 구조 부재 및 모듈화 기술 개발
- 자율 자세 제어 및 추진체 기술 개발
해양에너지플랫폼의 특성에 맞는 최적의 계류시스템 개발 Ocean Energy Platform – Floating Transmission Mas Interaction(다물체 상호작용)해석법 개발.
참고문헌
고려대학교, 한국해양과학기술원(2014) 해양발전소용 콘크리트 플랫폼 터미널 개발에 관한 설계 및 연구보고서, 해양연구설계사업 최종보고서, 한국해양과학기술진흥원, 기술설계보고서, 건설 한국건설교통기술연구원 교통연구기획사업 평가기획 최종보고서.
