계측 기준점 변환에 따른 해상풍력 하부 구조물 운동응답비교: 상용 프로그램 적용 사례

초록

다양한 해상 풍력 발전 플랫폼 (5MW 급 Spar 플랫폼, 15MW 급 반잠수식 플랫폼 등)의 파랑 중 운동 성능을 계산하기 위해서는 검증된 해양 유체동역학 상용 프로그램인 AQWA 나 WAMIT을 이용할 수 있다. 이러한 선형 포텐셜 유동 기반의 주파수 영역 프로그램들은 경계요소법 (Boundary Element Method)을 사용하여 대상 구조물의 침수된 표면을 격자 모델링하여 계산할 수 있다. 본 연구에서는 AQWA 프로그램으로 계산된 OC3 Spar 형 구조물의 해양동역학 계수들과 운동 응답이 WAMIT의 계산 결과와 상이한 점을 확인하고 그 이유를 변환 수식과 해석 결과를 통해 분석하였다. 동일한 모델과 환경 조건을 적용하여 플랫폼의 부가질량(Added mass), 방사감쇠계수(Radiation damping coefficient), 파랑하중 및 운동응답(RAO) 결과를 비교하였다. 플랫폼의 병진 운동으로 인한 부가질량과 방사감쇠계수는 차이가 없었으나, 회전운동으로 인한 계수들은 차이가 발생하였다. 또한, 병진 운동 RAO는 계측 기준점에 따라 두 프로그램 간에 차이가 발생하지만, 회전운동 RAO 결과는 계측 기준점이 상이함에도 불구하고 두 프로그램의 결과가 동일하였다. 이는 AQWA 계산 결과는 구조물의 무게중심을 기준점으로 계산하여 결과를 도출하지만, WAMIT는 무게중심을 기준으로 계산하지만, SWL(Still Water Level)을 기준으로 결과를 변환하여 보여주기 때문이었다. 이를 검증하기 위해, AQWA 계산 결과를 SWL로 변환하여 WAMIT 결과와 일치함을 확인하였다.

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