해상풍력 기반 부유식 해양에너지 플랫폼 건설 기술 기획

KIOST

1.연구 배경

해양 복합 에너지

• Additional Renewable Energy 추가 신재생 에너지
  • Photovoltaic Energy 태양광 발전
  • Wind Energy 풍력 발전
  • Bio Energy 바이오 에너지
• Base Ocean Energy 기저 해양 에너지
  • Wave Energy 파력 발전
  • Tidal Energy 조력 발전
  • Tidal Current Energy 조류 발전

2.해양에너지 발전 방향

복합발전화, 원해, 심해 해양에너지 이용, 에너지 저장 기능, 대규모 발전 단지화

Offshore Wind Turbine Development for Deep Water, Current Technology : 지지 플랫폼의 문제

해상 풍속 분포, 조류 유속 분포 : 에너지 조합의 문제

해양에너지 복합 발전의 분류

• 에너지원의 조합(Energy Combination)과 지지구조물(Platform)의 종류에 따라 분류
• 바다목장, 해수담수화, 수소생산의 개념과 함께 구성 가능
• 지자구조물은 부유식과 고정식 구조물로 구성, 다목적 고려시 에너지 섬의 개념도 함께 제시

• Energy Source : Photovoltaic Energy, Wind Energy, Bio Energy, Wave Energy, Tidal Energy, Tidal Current Energy, Other Purpose
• Platform : Floating, Fixed Substructure, Energy Island

4.제안 부유식 플랫폼

해상풍력과 파력발전을 복합으로 발전하는 부유체 구조물 유닛(unit)과 그 유닛으로 구성되는 해양복합발전 부유식 구조물 모듈(에너지 아일랜드 모듈), 그리고 다시 그 부유식 구조물 모듈을 연결하여 대형 해양복합발전 에너지 섬(에너지 아일랜드 콤플렉스)을 구성하는 방안 (Unit → Module - Complex)

제안 부유식

1. Unit

• 해상풍력 - 파력 복합발전 부유체 유닛 : 풍력발전기, 파력발전기, 부유식 구조물(Unit), 계류라인, 접안시설

2.Energy Island Module Arm

• 해상풍력 - Spar Type : Spar

3.Module

• Ocean Energy Island Module의 구조 : Arm Connector, Wind-Wave Power Unit, Ring Structure, Arm Structure, Core Structure, Harbor, Spar
  1. Energy Island Module Arm과
  2. Module 본체 연결 ▶
  3. 접안 시설 배치 ▶
  4. Ring Structure 및
  5. 파력발전기 배치

4.Energy Island Module Arm

• Energy Island Module Arm : Energy Island Connecting Arm, Energy Island Module

5.Complex

• Ocean Energy Island Complex

→ 기본 유닛을 독립적으로 구성 가능, 이를 연결하여 모듈로 확장 가능, 각 모듈 또한 독립적으로 운영 가능, 이를 다시 확장 연결하여 Ocean Energy Island Complex로 운영 가능

추가 설비 구조

• 해상 도시
• 변전소 및 컨트롤 센터
• 풍력발전기
• 자세, 위치제어 추진체
• 조류발전기
• 태양광 발전 패널
• 파력발전기
• 접안시설

5.부유체 구조

외부 강재 박스, 내부 강재 박스, 철근, 경량 콘크리트 (그림설명)

경량콘크리트와 강재를 합성하는 이중관 구조 (내부 중공) , 경량콘크리트와 철근, 강재를 합성하는 구조 (내부 중공)

철근, 강재 빔, 경량 콘크리트 (그림설명)

경량 콘크리트와 철근을 이용하는 구조(일반형), 경량 콘크리트와 철근을 이용하는 구조(SRC Type)

내부 강재 박스, 강재 트러스 구조물, 경량 콘크리트 (그림설명)

경량콘크리트와 강재 트러스 구조를 합성하는 구조 (중공형), 경량콘크리트와 강재 트러스 구조를 합성하는 구조 (중실형)

※ 철근 및 강재구조물은 모두 FRP 재료로 대체 가능

개발 필요 기술

• 신형식 부유식 구조 부재 기술
• 스마트 모니터링을 이용한 유지관리 기술
• 모듈 접합 및 시공 기술
• 해양에너지 이송 기술
• 자율 자세 제어 및 추진체 기술
• 유체 - 부유체 상호 해석 기술 및 계류시스템 최적화 기술
• 플랫폼 운동 최소화 형상 및 설계 기술

미래 해양에너지 확보를 위해 부유식 해양에너지 플랫폼건설을 위한 핵심 원천 기술의 개발과 투자가 필요