한국해양공학회지 제33권 제2호, pp 189-195, 2019년 4월 / ISSN(print) 1225-0767 / ISSN(online) 2287-6715 1. 서 론 최근 풍력발전기의 대형화와 함께 해상풍력이 주요 시장으로 부상함에 따라 부유식 해상풍력발전기의 설치 문제를 간과할 수 없다. 해상풍력발전은 육상보다 더욱 양질의 바람 자원을 얻을 수 있고, 블레이드에 의한 소음 문제와 용지확보의 어려 움과 같은 문제들을 해결할 수 있다. 해상풍력발전도 비교적 수심이 얕은 해안가를 따라 고정식으로 설치되는 방식이 있고, 수심 50m 이상의 바다에 설치가 가능한 부유식이 있다. 부유식 해상풍력발전기는 계류선과 평형수(Ballast water)의 이동으로 위치제어와 자세제어를 하고 있다. 가스와 석유를 생산하며 심 해 환경에 주로 설치되는 부유식 해양구조물은 계류시스템과 함께 위치유지시스템인 DPS(Dynamic positioning system)를 같이 사용하고 있으나, 유지보수가 어렵고 비용이 많이 발생하는 단 점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 Flapping foil을 Cylinder 형상의 부유체에 적용하여 향후 위치유지시스템의 부 유체에서의 적용 가능성을 검토해 보고자 한다. 먼저 그 원리 를 보면, Flapping foil에 Wave가 가해지면 파랑에너지에 의해 Foil이 상하 운동을 하게 된다. 그때 Foil은 Fig. 1에서와 같은 추력을 발생하게 된다. 이때 발생한 추력은 부유체를 표류하게 하는 파랑 하중을 상쇄시키고 부유체의 위치 유지를 가능하게 한다. 기존의 Wave devouring propulsion foil에 관한 연구는 Isshiki(Isshiki, 1982)와 Terao(Terao and Sakagami, 2012)의 선행 연구가 있으며, 이 효과를 배에 적용한 Nagahama(Nagahama et al., 1986)와 Bockmann(Bockmann and Steen, 2013)의 논문이 발 표되어있다. 본 연구에서는 주기가 다른 세 가지의 규칙파 조 건에서 Flapping foil이 적용된 부유체의 위치유지 능력을 반복 실험을 통해 검증해보았다. Fig. 1 Principle of thrust force generation Technical Article Journal of Ocean Engineering and Technology 33(2), 189-195, April, 2019 https://doi.org/10.26748/KSOE.2018.038 Feasibility Study for Development of New Stationkeeping System Young-Jae Yu * , Woo-Lim Sim * , Rupesh Kumar * , Dong-Ju Kim * and Hyun-Kyoung Shin * * Naval Architecture & Ocean Engineering, University of Ulsan, Ulsan, Korea Flapping Foil 을 적용한 위치유지시스템 개발을 위한 운동시험 유영재 * ⋅심우림 * ⋅Rupesh Kumar * ⋅김동주 * ⋅신현경 * * 울산대학교 조선 및 해양공학전공 KEY WORDS: Stationkeeping system 위치유지시스템, Mooring system 계류시스템, Floating platform motion 부유체 운동, Floating offshore wind turbine 부유식 해상 풍력발전기, Model test 모형시험 ABSTRACT: In this study, experiments with a floater using flapping foils were performed to develop a new station keeping system that can maintain its position in waves without mooring lines. The foils applied to this system generate thrust using wave energy. In this experiment, the motion of the floater was analyzed in three different wave periods. Sixteen foils were attached to the cylindrical floater. The thrust of each foil was controlled by changing its azimuth angle, and three cases were compared. Based on the previous data, we made more precise measurements and found an optimal model for stationkeeping under each wave condition. We verified the potential of this new stationkeeping system using flapping foils, and conclusions were drawn from the results. Received 18 June 2018, revised 5 April 2019, accepted 11 April 2019 Corresponding author Hyun-Kyoung Shin: +82-52-259-2696, [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3093-1784 It is noted that this paper is revised edition based on proceedings of KAOSTS 2018 in Jeju. ⓒ 2019, The Korean Society of Ocean Engineers This is an open access article distributed under the terms of the creative commons attribution non-commercial license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 189
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Isshiki(Isshiki, 1982)와 Terao(Terao and Sakagami, 2012)의 선행
연구가 있으며, 이 효과를 배에 적용한 Nagahama(Nagahama et
al., 1986)와 Bockmann(Bockmann and Steen, 2013)의 논문이 발
표되어있다. 본 연구에서는 주기가 다른 세 가지의 규칙파 조
건에서 Flapping foil이 적용된 부유체의 위치유지 능력을 반복
실험을 통해 검증해보았다.
Fig. 1 Principle of thrust force generation
Technical Article Journal of Ocean Engineering and Technology 33(2), 189-195, April, 2019https://doi.org/10.26748/KSOE.2018.038
Feasibility Study for Development of New Stationkeeping System
Young-Jae Yu *, Woo-Lim Sim *, Rupesh Kumar *, Dong-Ju Kim * and Hyun-Kyoung Shin *
*Naval Architecture & Ocean Engineering, University of Ulsan, Ulsan, Korea
Flapping Foil을 적용한 위치유지시스템 개발을 위한 운동시험
유영재 *⋅심우림 *⋅Rupesh Kumar *⋅김동주 *⋅신현경 *
*울산대학교 조선 및 해양공학전공
KEY WORDS: Stationkeeping system 위치유지시스템, Mooring system 계류시스템, Floating platform motion 부유체 운동, Floating
offshore wind turbine 부유식 해상 풍력발전기, Model test 모형시험
ABSTRACT: In this study, experiments with a floater using flapping foils were performed to develop a new station keeping system that can maintain its position in waves without mooring lines. The foils applied to this system generate thrust using wave energy. In this experiment, the motion of the floater was analyzed in three different wave periods. Sixteen foils were attached to the cylindrical floater. The thrust of each foil was controlled
by changing its azimuth angle, and three cases were compared. Based on the previous data, we made more precise measurements and found an optimal model for stationkeeping under each wave condition. We verified the potential of this new stationkeeping system using flapping foils, and conclusions were drawn from the results.
Received 18 June 2018, revised 5 April 2019, accepted 11 April 2019
It is noted that this paper is revised edition based on proceedings of KAOSTS 2018 in Jeju.
ⓒ 2019, The Korean Society of Ocean EngineersThis is an open access article distributed under the terms of the creative commons attribution non-commercial license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits
unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.