개요

본 연구개발은 부유식 해상풍력 시스템을 대상으로 한 통합하중해석 및 Dynamic Cable 설계기술 개발을 목적으로 한다. 부유식 풍력발전기, 계류시스템, Inter-array 및 Export dynamic power cable을 포함한 전체 시스템을 통합적으로 해석할 수 있는 기술을 확보하고, 구조 유체 피로 해석을 연계한 설계기준 및 해석 절차를 정립하고자 한다. 이를 통해66kV급 Inter-array 케이블 및 154kV급 export 케이블의 동적 거동과 피로 성능을 정량적으로 평가하고, 부유식 변전소 및 전력선 레이아웃의 최적 설계기술을 개발함으로써 향후 실증 및 상용화 단계의 부유식 해상풍력 프로잭트에 적용 가능한 핵심 기반기술을 확보하는 것을 목표로 한다.

기술개발 기술의 특징

부유식 해상풍력 통합하중해석 기반 설계기술

본 연구는 부유식 해상풍력 시스템을 대상으로 풍력터빈, 부유체, 계류시스템 및 Dynamic Cable을 포함한 통합하중해석 기술을 개발하는 것을 핵심으로 한다. 공기역학, 파랑하중, 조류하중 및 구조응답이 상호 연성되는 복합 거동을 고려하여, 실제 해양환경을 반영한 정밀한 하중 평가 및 구조 안정성 검토가 가능하도록 한다.

Inter-array alc export Cable 설계 및 해석

부유식 풍력발전기의 운동에 의해 반복적인 굽힘과 인장 하중을 받는 동적 전력선을 대상으로, inter-array 케이블과 export 케이블의 동적 거동 분석 및 피로수명 평가 기술을 개발한다. 케이블 본체뿐만 아니라 접속부(end fitting)와 부유체 연결부를 포함한 전체 시스템 관점에서 피로 손상 누적을 평가하여 설계 신뢰성을 확보한다.

케이블 레이아웃 최적화 및 설계 기준 정립

66 kV급 inter-array 동적 전력선과 154 kV급 이상 export 케이블을 대상으로, 부유식 풍력단지 내 전력선 레이아웃 최적화 설계를 수행한다. 케이블 경로, 곡률, 수심 변화 및 부유체 운동을 종합적으로 고려하여 설치성, 운용성 및 피로 내구성을 동시에 만족하는 설계 방안을 도출한다.

실증 연계를 고려한 표준화 및 설계 기반 구축

국내외 해상풍력 관련 설계 기준(DNV, ABS, IEC 등)과 기존 연구 성과를 종합적으로 분석하여, 부유식 해상풍력 및 동적 전력선 설계에 적용 가능한 기술 기준을 정립한다. 개발된 해석 및 설계 기술은 향후 실증 프로젝트 및 상용화 설계에 적용함으로써, 국내 부유식 해상풍력 산업의 기술 경쟁력 확보에 기여한다.