다목적 어군 모니터링 부이 유체동역학적 성능 평가

초록

본 연구는 ICT 융합 스마트 어업 기술 활성화를 위한 다목적 어군 모니터링 부이의 유체동역학적 성능을 평가하고 최적 형상을 산정하는 것을 목적으로 한다. 다목적 어군 모니터링 부이는 실시간 데이터 수집 및 장기간 독립 운용을 위해 태양광 모듈을 탑재하고 있으며, 태양광 발전 효율은 부이 운동 응답에 많은 영향을 받는다. 부이 운동 응답을 분석하기 위해, 어군 모니터링 부이에 대한 선형 포텐셜 유동 이론 기반 유체동역학적 해석을 수행하였고, 부이 감쇠판의 점성 감쇠 효과는 모리슨(Morison) 항력 항 형태로 고려하였다. 다목적 어군 모니터링 부이에 감쇠판을 적용한 결과, 상하운동은 감쇠판의 큰 점성 감쇠 효과로 인해 공진 현상이 없는 과도 감쇠 상태가 되었고, 종동요는 감쇠판으로 인해 공진 주파수 부근에서 운동응답이 최대 75%까지 감소하였다. 또한, 부력재 크기 변화보다는 감쇠판 크기 변화가 종동요에 미치는 영향이 더 컸다. 실제 설치 예상 지역(거제, 여수)의 파랑 조건을 분석한 후, 해당 지역에서의 다목적 어군 모니터링 부이의 운동 응답 특성과 태양광 발전 상대효율 변화를 확인하였다. 고정된 태양광 발전에 비해, 감쇠판을 적용한 다목적 어군 모니터링 부이의 연간 태양광 발전 상대 효율이 96% 이상으로 안정적으로 유지할 수 있음이 입증되었다. 본 연구 결과는 향후 해양수산분야 소형 부이 개발에 필요한 기초 자료 및 설계 지침을 제공할 것으로 기대한다.

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