차분 진화 알고리즘을 이용한 다수 실린더형 파력 구조물 최적화 분석

초록

기계학습 기법의 발전으로 다양한 해양공학 분야에서 최적화 알고리즘의 적용이 활발히 이루어지고 있다. 특히, 해양구조물 설계 분야에서의 최적화 연구는 주목할 만한 성과를 보인다. 파력 발전 시스템의 경우, 구조물의 크기와 배치가 발전 효율에 직접적인 영향을 미치며, 이는 발전 시스템의 경제성에 큰 영향을 준다. 따라서 구조물의 최적화 형상 및 배치는 파력 발전 시스템의 성능을 향상하는데 있어서 필수적인 요소로 간주된다. 본 연구에서는 차분 진화(Differential Evolution, DE) 알고리즘을 이용하여 다수 실린더형 파력 구조물의 최적화 형상 및 배치를 계산하고 이를 분석하고자 한다. 기존에 개발되고 검증된 부유식 해상구조물의 거동을 해석하기 위한 포텐셜 유동 조건의 경계요소법 기반의 유체 동역학 프로그램인 수치조파수조(Numerical Wave Tank, NWT)을 고급 프로그래밍 언어인 Python을 사용하여 DE 알고리즘과 연동 해석 프로세스를 구축하였다. 이를 통해, 다수 실린더형 파력 구조물을 수직 방파제 앞에 일렬로 배치한 조건에서, 최대 파력 에너지를 추출할 수 있는 최적의 구조물 크기와 간격을 DE 알고리즘 최적화 프로세스로 계산하였다. 또한 DE 알고리즘이 해양구조물의 최적화 설계에 있어서 적합성을 확인하고 알고리즘의 내부 변수들(돌연변이 계수, 교차 확률)의 조정을 통해 최적화 성능을 평가하고자 한다.