KR101610891B1 - Method for constructing floating wave energy conversion farm by sharing mooring line and floating wave energy system using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 에너지 팜을 위한 계류선의 설계에 관한 연구가 전무하였던 종래기술의 문제점을 해결하여, 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있으며, 또한, 그것에 의해, 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에, 공유 수면 면적을 감소할 수 있는 부유식 파력발전 단지 조성을 위한 계류선 설계방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템이 제공된다. The present invention relates to the construction of a floating wave power generation complex including a plurality of floating wave power generators for generating power, and according to the present invention, there is no problem in designing a mooring line for an energy farm, , It is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of anchors by sharing the mooring line between adjacent floats in the connection of the mooring line for maintaining the position of each floating wave power generator without using an anchor It is possible to reduce the cost of the mooring system that occupies a large portion of the total construction cost and thereby reduce the overall construction cost and reduce the shared water surface area, and a mooring line design method for forming a floating wave power generation complex A floating wave power generation system is provided.
Description
본 발명은 파랑현상을 기계적 운동으로 변환하여 발전을 행하는 파력발전 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성을 위하여, 각각의 부유식 파력발전 장치를 부유시키기 위한 부유체 및 그러한 부유체의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에, 앵커의 사용을 최소화하여 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법에 관한 것이다.
Further, in the present invention, when connecting the mooring lines for maintaining the positions of the respective floating wave power generators as described above, the mooring line is shared between adjacent floats without using an anchor, thereby reducing the length of the mooring line used At the same time, it relates to a method for constructing a floating wave power generation complex by sharing a mooring line which minimizes the use of an anchor to reduce the cost of the mooring system which occupies a large portion of the total construction cost.
아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성되어, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화할 수 있는 부유식 파력발전 단지 조성을 위한 계류선 설계방법을 이용함으로써, 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에, 공유 수면 면적을 감소할 수 있는 부유식 파력발전 시스템에 관한 것이다.
Further, according to the present invention, as described above, it is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, so as to share the mooring line between adjacent floats without using an anchor. The present invention relates to a floating wave power generation system that can reduce the overall construction cost and reduce the shared water surface area by using the mooring line design method for the floating wave generation system.
최근, 예를 들면, 신재생 에너지 의무할당제(RPS, Renewable Portapolio standard)와 같이, 정책과 경제성을 고려하여 신재생 해양에너지 개발에 전 세계적인 관심이 증대되고 있으며, 특히, 무한정 에너지원인 파랑을 이용한 파력발전의 상용화를 위해 많은 국가와 기업체가 노력하고 있다.
In recent years, for example, global renewed interest in the development of renewable marine energy has been increasing in consideration of policy and economics, such as Renewable Portapolio standard (RPS). In particular, Many countries and corporations are making efforts to commercialize power generation.
즉, 파력발전은, 일반적으로, 연속적으로 발생하는 파랑현상을 기계적 운동으로 변환 후, 이를 다시 전기 에너지로 변환하여 발전이 이루어지는 방식의 발전방법이다.
In other words, wave power generation is generally a method of generating electricity by converting a continuous wave phenomenon into a mechanical motion and then converting it into electrical energy.
여기서, 상기한 파력발전 장치는, 1차 변환장치의 종류에 따라 월파형, 가동물체형, 공기압축형 등으로 구분되며, 또한, 설치 수심에 따라, 천해 고정식과 심해 부유식으로 다시 나눌 수 있다.
The wave power generator described above can be classified into a wall wave type, a movable object type, an air compression type, and the like depending on the type of the primary conversion device. Further, the wave power generation device can be divided into a floating type and a deep- .
더 상세하게는, 먼저, 심해 부유식은, 천해 고정식에 비하여 넓은 해역에서 높은 에너지 밀도를 활용할 수 있는 장점이 있으며, 반면, 부유식은, 파력발전 장치를 심해역에 설치하기 때문에 부유식 구조물 형태가 되고, 계류선의 사용이 필수적이다(참고문헌 1 참조).
More specifically, first, the deep sea floating type has an advantage that it can utilize a high energy density in a wider sea area compared to the floating sea type, whereas the floating type is a floating type structure because the wave generator is installed in the deep sea area , The use of mooring lines is essential (see Reference 1).
따라서 계류선은, 부유체를 일정 위치에 유지시키는 역할을 하므로 열악한 해양환경에서 구조적 안전성을 확보해야 한다.
Therefore, the mooring line plays a role in maintaining the float at a certain position, and therefore, it is necessary to secure the structural safety in a poor marine environment.
아울러, 파력발전의 상용화를 위해서는, 1차 변환 및 2차 변환 등의 발전 관련 효율성 증대를 통한 원천기술의 개발과 동시에, 여러 기의 발전시설을 설치하여 경제적 효율성을 높일 수 있는 에너지팜(Energy Farm)의 개발이 절실하다.
In addition, in order to commercialize the wave power generation, it is necessary to develop original technology by increasing efficiency related to power generation such as primary conversion and secondary conversion, and at the same time, to establish an energy farm ) Is urgently needed.
더욱이, 파력발전 장치의 에너지 팜은, 에너지 효율이 높을 뿐 아니라 넓은 해역을 이용할 수 있다는 점에서, 천해 고정식에 비해 심해 부유식이 훨씬 유리하다.
Furthermore, the energy palm of a wave power generator is much more advantageous in that it has a higher energy efficiency and can utilize a wider area, as compared with a heavenly fixed type.
또한, 파력발전 장치의 에너지 팜을 위해서는, 발전장치를 탑재하는 다수의 부유식 구조물을 직렬 또는 병렬로 배열해야 하며, 이러한 다수의 부유체는 계류선으로 연결하게 된다.
In addition, for the energy farm of the wave power generator, a plurality of floating structures for mounting the power generator must be arranged in series or in parallel, and the plurality of float is connected by a mooring line.
아울러, 에너지 팜의 성공 여부는, 부유체 구조물이 파랑에 의하여 상호 간섭받지 않도록 배치될 수 있는 평면 배치에 의해서 결정되며, 그로 인해, 에너지 팜을 실현하기 위해서는, 경제적 효율성을 극대화하기 위한 연구가 함께 이루어져야 한다.
In addition, the success of the energy farm is determined by the planar arrangement in which the float structures can be arranged so that they are not interfered with by the waves, and therefore research to maximize the economic efficiency is required to realize the energy farm .
더 상세하게는, 부유식 파력발전 장치의 실해역 실증을 위한 비용에 있어서는, 계류선과 앵커를 포함하는 계류 시스템에 대한 비용의 비중이 전체 비용 중 높은 비중을 차지하며, 따라서 여러 기의 부유식 파력발전 설비를 설치하는 경우에는, 큰 비용을 차지하는 계류 시스템을 효율적으로 설계하여 경제성을 제고할 필요가 있다.
More specifically, with respect to the cost for demonstrating the actual sea area of the floating wave power device, the proportion of the cost to the mooring system including the mooring line and the anchor occupies a high proportion of the total cost, In the case of installing power generation facilities, it is necessary to efficiently design a mooring system that takes a large cost and to improve the economical efficiency.
더욱이, 해저지반 특성에 따라 다르기는 하나, 일반적으로, 해저 지반이 암반 지질일 경우에는 앵커의 비용이 특히 많이 소요되기 때문에, 이러한 앵커 수를 줄이는 것에 의해서도 경제성을 효과적으로 높일 수 있다.
In addition, although it depends on the characteristics of the seabed ground, in general, when the seabed ground is a rocky lipid, the cost of the anchor is particularly high, and therefore, the economic efficiency can be effectively increased by reducing the number of anchors.
또한, 상기한 바와 같은 파력 발전 시스템에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 파력발전의 실용화를 통하여 상용화를 준비하고 있는 장치인 필라미스의 경우, 각 부유식 파력장치를 병렬로 설치하여 각각의 계류 시스템으로 구성한 예가 제시된 바 있으나, 이 경우는, 계류 시스템으로 인한 경제비용이 증가하여 전체 시스템의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
As an example of the conventional art for the wave power generation system as described above, for example, in the case of the filamis, which is a device preparing for commercialization through practical use of wave power generation, each floating wave power device is installed in parallel However, in this case, there is a problem that the efficiency of the entire system is deteriorated due to an increase in the economic cost due to the mooring system.
반면, Johanning et al., 2006(참고문헌 2 및 3 참조)에 따르면, 부유식 진동수주형 파력발전장치를 외해에 적용하기 위하여 필요한 계류 시스템에 관한 연구가 제시된 바 있으며, 아울러, Johanning et al., 2007(참고문헌 4 참조)에 따르면, 파력발전 장치의 에너지 팜을 위한 시스템 설계에 관한 연구가 제시된 바 있다.
On the other hand, according to Johanning et al., 2006 (
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 연구들은, 부유체의 상호간섭 등에 관하여만 집중적으로 연구하였으며, 계류 시스템의 효율적인 설계에 관하여는 전혀 고려된 바가 없다는 문제가 있다.
However, the above-mentioned conventional studies have focused only on the mutual interference of the float, etc., and there is a problem in that there is no consideration about efficient design of the mooring system.
또한, 예를 들면, Berteaux, 1976(참고문헌 5 참조) 등에 제시된 바와 같이, 종래, 계류선의 설계에 관한 다양한 연구가 제시되고 있으나, 정작 에너지 팜을 위한 계류선의 설계에 관한 연구는 전무한 것이 현실이다.
In addition, as described in, for example, Berteaux, 1976 (refer to Reference 5), various researches on the design of a mooring line have hitherto been presented, but there has been no research on the design of a mooring line for an energy farm .
따라서 상기한 바와 같이, 에너지 팜을 위한 계류선의 설계에 관한 연구가 전무하였던 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여는, 여러 기의 부유식 파력장치를 계류시키기 위한 부유체 및 그러한 부유체의 위치를 유지하기 위한 계류 시스템을 보다 경제적이고 효율적으로 구축할 수 있는 계류선의 연결방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 방법이나 시스템은 제시된 바 없었다.
Therefore, in order to solve the problem of the prior art in which there is no study on the design of the mooring line for the energy palm as described above, it is necessary to maintain the position of the float for mooring several float wave devices It is desirable to provide a mooring line connection method and a floating wave power generation system using the mooring line that can construct a mooring system more economically and efficiently. However, a method or system that satisfies all of such requirements has not been proposed yet.
[참고문헌] [references]
1. 정동호, 송제하, 남보우, 신승호, 김현주, 이호생, 문덕수, "복합해양환경하중을 받는 부유체의 계류선 설계", 2012 한국해양공학회 추계학술대회. 1. Design of mooring line of float under complex marine environment load, 2012 Fall Conference of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers.
2. Johanning, L. ,Wolfram, J., Smith, G. H. 2006a. "Mooring design approach for wave energy converter", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M Journal of Engineering for the Maritime Environment(JEME). 2. Johann, L., Wolfram, J., Smith, G. H. 2006a. &Quot; Mooring design approach for wave energy converter ", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M Journal of Engineering for the Maritime Environment (JEME).
3. Johanning, L. ,Wolfram, J., Smith, G. H. and ,Harris, R.. 2006b. "Importance of mooring line damping for WECs". In: World Maritime Technology Conference: Marine Renewable Energy (MAREC), IMarEST 2006,6-10 March 2006, London, UK. 3. Johann, L., Wolfram, J., Smith, G. H. and Harris, R. 2006b. "Importance of mooring line dumping for WECs". In: World Maritime Technology Conference: Marine Renewable Energy (MAREC), IMarEST 2006, 6-10 March 2006, London, UK.
4. Johanninga, L., Smithb, G. H. and Wolframc, J., 2007, "Measurements of static and dynamic mooring line damping and their importance for floating WEC devices", Ocean Engineering, Vol. 34 pp. 1918~1934. 4. Johanninga, L., Smithb, G. H. and Wolframc, J., 2007, "Measurements of static and dynamic mooring line damping and their importance for floating WEC devices", Ocean Engineering, Vol. 34 pp. 1918 ~ 1934.
5. Berteaux, "Buoy Engineering", 1976.
5. Berteaux, "Buoy Engineering ", 1976.
[선행기술문헌] [Prior Art Literature]
1. 공개특허 제10-2011-0041481호(2011.04.21.) 1. Published Patent No. 10-2011-0041481 (April 21, 2011)
2. 공개특허 제10-2009-0128416호(2009.12.15.) 2. Open Patent No. 10-2009-0128416 (December 15, 2009)
3. 공개특허 제10-2008-0106937호(2008.12.09.) 3. Open Patent No. 10-2008-0106937 (December, 2008)
4. 등록특허 제10-1272183호(2013.05.31.)
4. Registration No. 10-1272183 (May 31, 2013)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성에 있어서, 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여, 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법을 제공하고자 하는 것이다,
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a floating wave power generation complex comprising a plurality of floating wave power generators for power generation, When connecting the mooring line to maintain the position of the floating wave power generator, the mooring line is shared between the adjacent floats without using an anchor, thereby reducing the length of the mooring line used and minimizing the use of the anchor, And to provide a floating wave power generation complex construction method by sharing a mooring line that can reduce the cost of the mooring system occupying a large portion.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성됨으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용하여, 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에 공유 수면 면적을 감소할 수 있는 부유식 파력발전 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a mooring line sharing structure capable of reducing the length of mooring lines used and minimizing the use of anchors by sharing mooring lines without using an anchor between adjacent floats as described above. The present invention is to provide a floating wave power generation system that can reduce the overall construction cost and reduce the shared sleep surface area by using the floating wave power generation complex construction method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에, 앵커의 사용을 최소화하여 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있도록 구성되는 부유식 파력발전단지 구축방법에 있어서, 계류선의 길이를 설계하는 처리를 수행하기 위한 프로그램이 실행되는 컴퓨터, 또는, 상기 계류선의 길이를 설계하는 처리가 수행되도록 구성되는 전용의 하드웨어를 이용하여, 상기 부유식 파력발전단지에 설치되는 부유식 파력발전장치 1기에 대한 계류선의 특성을 설계하는 계류선 설계단계; 상기 계류선 설계단계에서 설계된 설계 결과에 따라 계류선을 제작하는 계류선 제작단계; 및 상기 부유식 파력발전단지 내의 인접하는 2기의 부유식 파력발전장치에 대하여 앵커를 사용하지 않고 상기 계류선을 직접 상기 인접하는 2기의 부유식 파력발전장치 사이에 연결하는 것에 의해, 상기 인접하는 2기의 부유식 파력발전 장치가 상기 계류선을 공유하도록 상기 계류선을 각각 연결하는 계류선 설치단계를 포함하여 구성됨으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여 시공비용 절감 및 공유수면 면적을 감소할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력발전단지 구축방법이 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a floating wave power generation complex construction method for reducing a length of a mooring line to be used and minimizing the use of an anchor to reduce a cost for a mooring system A computer in which a program for executing a process of designing a length of a mooring line is executed or a computer installed in the floating wave power generation complex using dedicated hardware configured to perform processing for designing the length of the mooring line A mooring line design stage for designing mooring line characteristics for a floating wave power generation unit; A mooring line manufacturing step of manufacturing a mooring line according to a design result designed in the mooring line designing step; And connecting the mooring line directly between the adjacent two floating wave power generators without using an anchor for the adjacent two floating wave power generators in the floating wave power generating complex, And a mooring line installation step of connecting the mooring lines so that the two float wave generators share the mooring line, thereby reducing the length of the mooring line used and minimizing the use of the anchor, And the area of the floating wave power generation complex can be reduced.
여기서, 상기 계류선 설계단계는, 이하의 수학식을 만족하도록 상기 계류선의 길이를 설계하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Here, the mooring line designing step is characterized in that a process of designing the length of the mooring line is performed so as to satisfy the following expression.
(여기서, ltf는 상기 계류선의 전체 길이, ls는 상기 계류선의 매달린 길이, lbf는 상기 계류선이 바닥에 놓여 있는 길이임)
(Where l tf is the total length of the mooring line, l s is the hanging length of the mooring line, and l bf is the length at which the mooring line lies on the bottom)
아울러, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 부유식 파력발전단지 구축방법에 근거하여 부유식 파력발전장치를 설치함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여 시공비용 절감 및 공유수면 면적을 감소할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력발전 시스템이 제공된다.
In addition, according to the present invention, by installing the floating wave power generator on the basis of the floating wave power plant construction method described above, it is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, And the area is reduced. The present invention also provides a floating wave power generation system.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성에 있어서, 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성되는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템이 제공됨으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에, 앵커의 사용을 최소화하여 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있다.
As described above, according to the present invention, in a composition of a floating wave power generation complex including a plurality of floating wave power generators for generating power, a connection of a mooring line for maintaining the position of each floating wave power generator A method of constructing a floating wave power generation complex through sharing of a mooring line configured to share a mooring line without using an anchor between adjacent floats and a floating wave power generation system using the same, thereby reducing the length of a mooring line used , It is possible to minimize the use of an anchor, thereby reducing the cost of a mooring system which occupies a large portion of the total construction cost.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성되어 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용한 부유식 파력발전 시스템이 제공됨으로써, 파력발전 시스템 구축을 위한 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에, 공유 수면 면적을 감소하여 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
According to the present invention, as described above, it is possible to reduce the length of a mooring line used to share a mooring line between adjacent floats without using an anchor, and to minimize the use of anchor, By providing a floating wave power generation system using the built-in wave power generation complex construction method, the overall construction cost for constructing the wave power generation system can be reduced, and the economical effect can be expected by reducing the shared water surface area.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법의 전체적인 개념을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용된 제주 해역의 해양 환경을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 3은 올카플렉스를 이용하여 모델링된 2기의 부유식 파력발전 구조물과 계류 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 적용된 계류선의 특성치를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 5는 부유체 사이에 설치되는 계류선의 제원과 길이를 선정하기 위한 특성 실험의 결과를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 Case 1의 경우에 대하여 시간 경과에 따른 중앙 계류선의 끝점에서의 장력 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 Case 1의 경우에 대한 거동시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 길이에 따른 중앙 계류선의 특성 및 극한 응답을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용하여 구축된 부유식 파력발전 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing a general concept of a floating wave power generation complex construction method through sharing a mooring line according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table showing the marine environment of Jeju waters applied to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing two floating wave power generation structures and a mooring system modeled using Orkaplex.
FIG. 4 is a table showing characteristic values of a mooring line applied to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a table showing results of characteristics tests for selecting the length and the length of a mooring line installed between floats. FIG.
6 is a view showing a change in tension at an end point of a central mooring line with time with respect to
7 is a view showing a result of a behavior test for
FIG. 8 is a table showing the characteristics and the ultimate response of the central mooring line along the length.
9 is a diagram schematically showing the overall configuration of a floating wave power generation system constructed using a floating wave power generation complex construction method according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a floating wave power generation complex construction method through sharing of a mooring line according to the present invention and a floating wave power generation system using the same will be described.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성에 있어서, 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여, 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법에 관한 것이다,
That is, according to the present invention, as described later, in a composition of a floating wave power generation complex including a plurality of floating wave power generators for generating a wave power, it is preferable that the mooring line for maintaining the position of each floating wave power generator It is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, thereby reducing the cost of the mooring system, which occupies a large portion of the total construction cost, by sharing the mooring line between adjacent floats without using an anchor And a method for constructing a floating wave power generation complex through sharing of a mooring line,
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성됨으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용하여, 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에 공유 수면 면적을 감소할 수 있는 부유식 파력발전 시스템에 관한 것이다.
Further, according to the present invention, as described above, since the mooring line is shared between the adjacent floats without using an anchor, it is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, The present invention relates to a floating wave power generation system capable of reducing a total construction cost and a shared water surface area by using a method of constructing a wave power generation complex.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템의 구체적인 실시예의 내용에 대하여 설명한다.
Next, with reference to the accompanying drawings, a method of constructing a floating wave power generation complex through sharing of a mooring line according to the present invention as described above and a specific embodiment of a floating wave power generation system using the same will be described.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법의 전체적인 개념을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
Referring first to FIG. 1, FIG. 1 is a conceptual view that schematically shows a general concept of a floating wave power generation complex construction method through sharing a mooring line according to an embodiment of the present invention.
여기서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 부유식 파력발전 장치의 에너지 팜을 건설하기 위한 계류 시스템에 있어서, 여러 기의 부유식 파력장치를 계류시키기 위한 기초 설계로서, 2기의 부유체의 위치를 유지하기 위한 계류 시스템을 설계하는 방법을 예로 하여 본 발명을 설명하나, 본 발명은 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 2기 이상의 복수의 부유체에 대하여 폭넓게 적용 가능한 것임에 유념해야 한다.
Here, as shown in Fig. 1, in the embodiment of the present invention described below, in a mooring system for constructing an energy farm of a floating wave power generation device, a basic design for mooring several floating wave power devices The present invention is described by exemplifying a method of designing a mooring system for maintaining the position of two float fluids. However, the present invention is not limited to such a case, and it is widely applied to two or more float fluids It should be noted that this is possible.
즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 계류 시스템은, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않으면서, 계류선을 공통으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
That is, as shown in Fig. 1, the mooring system according to the embodiment of the present invention is characterized in that mooring lines are commonly used without using an anchor between adjacent floats.
더 상세하게는, 먼저, 1기의 부유체 계류선에 대한 설계치를 기반으로 2기의 부유체 계류선을 설계하며, 이때, 계류선의 설계는, 예를 들면, 계류선 전용 해석 프로그램인 "올카플렉스(Orcaflex)"를 이용하여, 계류선의 거동 해석을 수행하여 거동 특성을 분석하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
More specifically, two float mooring lines are first designed on the basis of the design values for one float mooring line, where the design of the mooring line is carried out, for example, by a mooring line analysis program "Orcaflex ) &Quot;, and analyzing the behavior characteristics of the mooring line by analyzing the behavior of the mooring line.
또한, 이하에 설명하는 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 부유식 파력발전 장치는, 상기한 참고문헌 1에서 사용한 해양환경 조건을 적용하여, 제주 해역에 설치되는 것으로 가정하였다.
In the embodiments described below, the floating wave power generator according to the present invention is assumed to be installed in Jeju waters by applying the marine environmental conditions used in
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 적용된 제주 해역의 해양 환경을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a table summarizing the marine environment of Jeju waters applied to the embodiment of the present invention.
여기서, 도 2에 있어서, Current는 해류, Current dir.는 해류 방향, Wind는 풍속, Wind dir.는 풍향, Hs는 유의파고(significant wave height), Tz는 제로 클로징(Zero Closing) 주기, Wave dir.는 파도 방향, Water depth는 수심을 각각 나타낸다.
2, Current represents current, Current dir represents the current direction, Wind represents the wind velocity, Wind dir represents the wind direction, Hs represents the significant wave height, Tz represents the zero closing period, Wave dir Water depth is the water depth.
아울러, 본 실시예에 있어서, 부유체는, 참고문헌 1에 제시된 바와 같이, 현재 선박 해양 플랜트 연구소에서 설계중인 높이 8m, 폭 21m, 길이 29m로 구성되는 진자형 파력발전 장치를 적용하였다.
In addition, in the present embodiment, as shown in
더욱이, 부유식 파력발전 장치의 계류선 설계를 위하여는 초기 장력에 따른 계류선의 거동특성 해석을 수행하여야 하며, 본 실시예에서는, 파력발전 에너지 팜을 설계함에 있어서 기초가 되는 계류선의 특성치로서, 참고문헌 1에 제시된 바와 같이, 파력발전 장치 1기에 대하여 설계된 기초자료를 활용하였다.
In order to design the mooring line of the floating wave power generation device, it is necessary to analyze the behavior characteristics of the mooring line according to the initial tension. In this embodiment, as a characteristic value of the mooring line that is a basis for designing the wave power generation energy farm, As shown in Fig. 1, the basic data designed for the first wave power generation unit was utilized.
계속해서, 상기한 바와 같은 내용에 근거하여 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
Next, the details of the method of constructing the floating wave power generation complex through the sharing of the mooring line according to the embodiment of the present invention will be described based on the above-mentioned contents.
상기한 바와 같이, 파력발전 장치의 상용화를 위해서는 발전장치를 효율적으로 배치하여 발전 효율을 높여야 하며, 전체 시스템 제작 및 설치 비용을 최소화하여 경제성을 높여야 하며, 이때, 전체 시설비 중에서 계류선의 비중이 매우 높기 때문에, 에너지팜 설계시에는 계류선의 효율적인 설계가 매우 중요하다.
As described above, in order to commercialize the wave power generation device, it is necessary to increase the efficiency of the power generation device by efficiently arranging the power generation device, and to increase the economical efficiency by minimizing the total system manufacturing and installation cost. At this time, Therefore, efficient design of the mooring line is very important when designing the energy farm.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 인접하는 파력발전 부유체 구조물의 계류선을 공유하고, 공유하는 계류선은 앵커를 사용하지 않으며, 단지 계류선의 자중에 의하여 앵커의 기능을 수행할 수 있도록 설계된 에너지 팜용 계류 시스템을 제안하였다.
In order to solve such a problem, the present inventors have found that, as shown in Fig. 1, the mooring lines of the adjacent wave generating portion fluid structures are shared and shared mooring lines do not use an anchor, The proposed mooring system for the energy farm is designed to be able to perform.
즉, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법의 전체적인 개념을 나타내고 있으며, 여기에 사용된 계류선의 기본 제원은, 상기한 바와 같이 파력발전 장치 1기에 대하여 설계된 계류선의 특성치를 이용한다.
That is, referring to FIG. 1, FIG. 1 shows a general concept of a floating wave power generation complex construction method by sharing a mooring line according to an embodiment of the present invention. The basic specification of the mooring line used here is as described above Likewise, the characteristic value of the mooring line designed for the first wave power generation device is used.
여기서, 도 1에 나타낸 계류선들 중, 해저면 위에 놓여 있는 계류선은 반드시 체인 재질이 사용된다.
Here, among the moor lines shown in Fig. 1, a mooring line lying on the sea floor necessarily uses a chain material.
이는, 계류선의 자중이 부유체의 거동에 대한 복원력 및 앵커의 파지력으로 작용하기 때문으로, 즉, 부유체의 거동 및 이동이 발생하는 경우, 해저면 위에 놓여 있는 계류선의 자중이 저항력으로 작용하게 된다.
This is because the self weight of the mooring line acts as a restoring force against the behavior of the float and an anchor holding force. That is, when the float moves and moves, the self weight of the mooring line lying on the sea floor acts as resistance force .
따라서 도 1에 나타낸 바와 같은 본 실시예에 따른 계류 시스템을 적용하면, 계류선을 공유함으로써 여러 기의 부유체가 설치되는 경우에도 앵커를 사용하지 않고 사용되는 계류선의 길이도 줄일 수 있기 때문에 경제적으로 매우 효율적인 설계가 될 수 있다.
Therefore, when the mooring system according to the present embodiment as shown in FIG. 1 is used, the length of the mooring line used without using an anchor can be reduced even when floating bodies are installed by sharing mooring lines. It can be a design.
또한, 계류선의 길이가 줄어드는 것에 의해, 단순히 계류선에 대한 자재비용만 절감되는 것뿐만 아니라, 계류 시스템이 해역에 설치되어 차지하는 공유수면 면적 자체가 줄어드는 효과를 얻을 수 있기 때문에, 그로 인한 부가적인 경제적 효과까지 얻을 수 있다.
In addition, since the length of the mooring line is reduced, not only the material cost for the mooring line is reduced, but also the mooring system is installed in the sea area and the shared water surface area itself is reduced, .
계속해서, 수치적인 거동 해석을 통하여 상기한 바와 같은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법의 타당성을 증명하는 상세한 내용에 대하여 설명한다.
Next, a detailed description will be given of the validity of the method of constructing the floating wave power generation complex through the sharing of the mooring line according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 as described above through the numerical behavior analysis.
즉, 본 발명자들은, 도 1을 참조하여 상기한 바와 같은 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법에 대하여, 후술하는 바와 같이 수치해석을 수행하여 그러한 설계개념의 타당성을 검토하였다.
That is, the present inventors conducted a numerical analysis as described below on the construction method of a floating wave power generation complex through the sharing of a mooring line as described above with reference to FIG. 1 to examine the feasibility of such a design concept.
여기서, 이하에 설명하는 수치해석은 세장형 전용 상용 소프트웨어인 올카플렉스(orcaflex)를 사용하여 수행되었으며, 올카플렉스는, 계류선 등의 세장형 구조물 전용 소프트웨어로서, 부유체의 거동 특성은 사용자의 입력자료에 의해 설정된다.
Here, the numerical analysis described below was carried out using the orcaflex, a commercial software for three elaborate types. Orcaflex is software for elongated structures such as a mooring line and the behavior characteristics of the float are the input data of the user .
따라서 상기한 바와 같이, 본 발명자들은, 도 1에 나타낸 바와 같은 계류선 연결구조에 대하여 올카플렉스를 사용하여 극한 해양환경 조건에 대한 거동해석을 수행하였으며, 더 상세하게는, 폭풍우가 30분간 지속되는 조건에 대한 해석을 수행한 후 웨이블(weibull) 통계값을 사용하여 극값을 추정하였다.
Therefore, as described above, the present inventors have carried out an analysis of the behavior of the mooring line connection structure shown in FIG. 1 against the marine environmental conditions using Olkaplex, and more specifically, And weibull statistics were used to estimate extreme values.
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 올카플렉스를 이용하여 모델링된 2기의 부유식 파력발전 구조물과 계류 시스템을 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram illustrating two floating wave power generation structures and a mooring system modeled using Orkaplex.
여기서, 상기한 바와 같은 조건에 따르면, 본 실시예에 나타낸 해석은 2차원 해석으로 국한되나, 2차원 해석임에도 불구하고 본 실시예에서 부유체의 양쪽에 각각 3기의 계류선을 배치한 이유는, 2차원적인 해양환경 하중이 작용함에도 불구하고 부유체는 3차원적인 형상 및 유체동역학적 특징을 가지기 때문이다.
According to the above-described conditions, although the analysis described in this embodiment is limited to the two-dimensional analysis, three mooring lines are disposed on both sides of the float in this embodiment, This is because the float has three - dimensional shape and hydrodynamic characteristics even though the two - dimensional marine environmental load is acting.
또한, 부유체 바깥쪽의 각각 3기의 계류선의 특성치는, 부유체 1기에 대한 계류선 설계값을 그대로 적용하였으며, 그 상세한 내용은 도 4에 나타낸 바와 같다.
The characteristic values of the three mooring lines outside the float are the same as those of the mooring line for the first float, and details thereof are shown in FIG.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 적용된 계류선의 특성치를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 4, FIG. 4 is a table showing characteristic values of a mooring line applied to the embodiment of the present invention as described above.
여기서, 도 4에 있어서, Length는 계류선의 길이, Bar diameter는 계류선의 직경, Mass per unit length는 단위 길이당 질량, Axial stiffness는 축 강성을 각각 나타낸다.
4, Length denotes the length of the mooring line, Bar diameter denotes the diameter of the mooring line, Mass per unit length denotes the mass per unit length, and Axial stiffness denotes the axial stiffness.
도 4에 나타낸 바와 같이, 두 기의 부유체 사이에 설치되는 계류선은, 중량, 길이 및 초기장력 등의 특성을 결정하여 선택 및 설치되어야 한다.
As shown in Fig. 4, the mooring line installed between the two floats should be selected and installed by determining characteristics such as weight, length and initial tension.
여기서, 에너지 팜에 있어서는, 부유체 사이의 간격 결정은, 일반적으로, 부유체의 크기 및 발전 효율 등을 고려하여 결정하게 되는데, 본 실시예에서는 계류선의 관점에서 부유체 간격을 선정하였다.
Here, in the energy farm, the interval between the floats is generally determined in consideration of the size of the float and the power generation efficiency. In this embodiment, the float spacing is selected from the viewpoint of the mooring line.
계속해서, 상기한 바와 같이 하여 수행된 본 발명의 실시예에 따른 계류 시스템의 거동해석 결과에 대하여 설명한다.
The results of the behavior analysis of the mooring system according to the embodiment of the present invention will be described.
먼저, 본 발명자들은, 두 기의 부유체 사이에 설치되는 계류선의 제원과 길이를 선정하기 위하여 후술하는 바와 같이 예제해석을 수행하였다.
First, the present inventors conducted an example analysis as described below in order to select the length and the length of a mooring line installed between two floats.
즉, 도 5를 참조하면, 도 5는 부유체 사이에 설치되는 계류선의 제원과 길이를 선정하기 위한 특성 실험의 결과를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
That is, referring to FIG. 5, FIG. 5 is a table showing the results of characteristics tests for selecting the length and the length of the mooring line installed between the floats.
여기서, 도 5에 있어서, length는 길이, Dia.는 직경, Mass는 단위길이당 질량, Ultimate tension은 극한 인장력을 각각 나타낸다.
5, length denotes length, Dia. Denotes diameter, Mass denotes mass per unit length, and Ultimate tension denotes ultimate tensile force, respectively.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은, 가장 기본적인 네 가지 경우에 대한 해석을 수행하였으며, 첫 번째 해석은, 중앙에 설치되는 계류선이 부유체 1기에 대한 계류선 특성치를 그대로 적용하되 길이를 두 배로 하는 경우이다.
As shown in Figure 5, the inventors have performed the analysis of the four most basic cases, and the first interpretation is that the mooring line installed at the center applies the characteristic of the mooring line to the first float, but doubles the length .
즉, 이 경우는, 계류선의 길이가 충분히 긴 경우로서, 도 5의 "Case Basic"에 나타낸 바와 같이, 충분히 긴 계류선의 자중에 의하여 부유체의 거동이 안전하게 유지되었음을 알 수 있다.
That is, in this case, it is understood that the length of the mooring line is sufficiently long, and as shown in "Case Basic" in FIG. 5, the behavior of the float is securely maintained by the self weight of the mooring line which is sufficiently long.
더 상세하게는, 이때 발생한 최대 인장력은 약 2663(kN)으로 예상되어, 안전율이 2.0 이상으로 나타나므로 충분히 안전한 상태를 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
More specifically, it can be seen that the maximum tensile force generated at this time is estimated to be about 2663 (kN), and the safety rate is 2.0 or more, so that it is possible to maintain a sufficiently safe state.
그러나 이 경우에는, 가운데 부분에 앵커를 사용하지는 않지만 보다 효율적인 설계 개선이 요구된다.
In this case, however, an anchor is not used in the middle, but a more efficient design improvement is required.
또한, 도 5에 나타낸 "Case 1"의 경우는, 계류선의 특성치는 초기 해석과 같으나 계류선의 길이를 절반으로 줄이는 경우로서, 이 경우에는, 예상되는 최대 인장력은 허용인장력 이내이지만, 폭풍 지속 시간의 대부분에 걸쳐서 중앙 계류선이 해저면에서 들려서 거의 일직선 형태가 유지되었다.
5, the characteristic value of the mooring line is the same as the initial analysis, but the length of the mooring line is reduced by half. In this case, the expected maximum tensile force is within the allowable tensile force, Most of the time, the central mooring line was lifted from the seafloor and almost straight.
즉, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6은 도 5의 Case 1의 경우에 대하여 시간 경과에 따른 중앙 계류선의 끝점(end point)에서의 장력 변화를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 5의 Case 1의 경우에 대한 거동시험 결과를 나타내는 도면이다.
6 and 7, FIG. 6 is a view showing a change in tension at an end point of a central mooring line with time in
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, Case 1의 경우, 중앙 계류선은 인장력이 매우 크게 나타나서 전체 시스템이 매우 불안전한 상태로 나타났다.
As shown in Figs. 6 and 7, in
여기서, 중앙 계류선의 양 끝점과 가운데 점에 대한 장력의 시간 이력을 살펴보면 3절점에서 거의 비슷한 값을 나타내는데, 이는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 중앙 계류선이 해저면 위에 놓여 있지 않고 매달린 상태를 유지하였다는 것을 나타낸다.
Here, the time history of the tension at both end points and the center point of the central mooring line shows almost the same value at the three nodes, because the central mooring line is not suspended on the sea floor but is maintained in a suspended state Lt; / RTI >
다음으로, "Case 2"는, 중앙 계류선의 길이는 유지하면서 질량을 증가시켰을 경우로서, 상기한 Case 1에서 발생하였던 도 7에 나타낸 바와 같은 극한 상태 모드(Ultimate mode)는 발생하지 않았지만, 최대 인장력이 2배 이상 크게 발생하여 안전율이 낮게 되는 문제가 발생하였다.
Next, "
이는, 계류선의 길이는 그대로 유지한 상태에서 질량만을 증가시켰기 때문에 초기 장력이 증가하여 동적 응답도 크게 나타난 것으로 사료된다.
It is considered that the initial tension is increased and the dynamic response is also increased because the mooring line is increased only by maintaining the length of the mooring line.
이에, "Case 3"에서는 초기 장력을 일정부분 감소시키기 위하여 중앙 계류선의 길이를 260m로 증가시켰으며, 이 경우는 Case 2에 비하여 극한 인장력이 약 40% 정도로 발생하여 안전율이 높게 나타났음을 알 수 있다.
In
따라서 상기한 바와 같은 해석결과를 통하여, 부유체 사이의 중앙 계류선은 일정 이상의 길이와 질량을 가져야 한다는 것을 알 수 있으며, 이때, 1기 계류선의 설계값을 기본으로 하여 계류선의 길이 산정에 관한 연구가 필요하다는 것을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen from the above analysis results that the central mooring line between the floats must have a certain length and mass. At this time, a study on the calculation of the length of the mooring line based on the design value of the first mooring line It can be seen that it is necessary.
더 상세하게는, 도 1에 있어서, ltf는 중앙 계류선의 전체 길이, ls는 중앙계류선의 매달린 길이, lbf는 중앙계류선이 바닥에 놓여 있는 길이, Hv는 부유체 중심간의 거리, Htf는 중앙 계류선의 수평거리, Hs는 중앙 계류선이 매달려 있는 거리라 할 때, 중앙 계류선의 길이를 1기 계류선의 기본 길이와 매달린 길이의 합으로 본다면, 이하의 [수학식 1]을 만족하도록 중앙 계류선의 길이를 설계한다.
In more detail, Figure 1, l tf is the total length of the central gyeryuseon, l s is the suspended length of the center gyeryuseon, l bf is the length in the central gyeryuseon is placed on the floor, Hv is the distance between the float center, H tf Is the horizontal distance of the central mooring line, and H s is the distance at which the central mooring line is suspended, if the length of the central mooring line is taken as the sum of the basic length and the hanging length of the first mooring line, Design the length of the mooring line.
[수학식 1] [Equation 1]
따라서 계류선의 설계시, 두 부유체 사이를 연결하는 계류선의 길이가 상기한 [수학식 1]을 만족하도록 설계하면, 계류선의 사용량을 감소하는 동시에 앵커를 사용하지 않고도 부유체의 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.
Therefore, when the mooring line is designed so that the length of the mooring line connecting between the two submerged fluids satisfies the above formula (1), the use amount of the mooring line is reduced and the position of the float is stably maintained without using the anchor .
여기서, 상기한 [수학식 1]은, 하나의 부유체를 계류하기 위한 계류선의 설계값으로부터 구한다.
Here, the above equation (1) is derived from the design value of the mooring line for mooring one float.
더 상세하게는, 도 8을 참조하면, 도 8은 길이에 따른 중앙 계류선의 특성 및 극한 응답을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
More specifically, referring to FIG. 8, FIG. 8 is a table showing the characteristics and the ultimate response of the central mooring line along the length.
도 8에 있어서, "Case 7"은 에너지 팜용 계류선의 중앙 계류선의 제원을 결정하기 위한 상기한 [수학식 1]을 만족하는 조건 및 극한인장력 값을 나타내고 있으나, 이 값들은 수치해석 과정에서 수치해석적 불안전 현상이 발생하여 해를 구할 수 없었다.
In FIG. 8, "
여기서, 이러한 현상은, 설계의 오류로 판단하기보다는, 수치 해석에서는 중앙 계류선을 1기로 구성하여 2차원 해석을 수행하였으나, 부유체가 3차원 특성을 가짐으로 인해 3차원 거동을 나타내면서 수치적 불안정성이 발생함으로 인한 것으로 사료된다.
Here, this phenomenon is not considered as an error in design, but numerical analysis is performed by two-dimensional analysis by constructing one central mooring line. However, numerical instability occurs due to the fact that the floating body has three- .
또한, 이러한 문제는 계류선의 초기 강성을 증가시켜 해결할 수 있으므로, 즉, 본 발명자들은, "Case 8"에서 중앙 계류선의 길이를 10m 줄여서 해석을 수행하였다.
In addition, since this problem can be solved by increasing the initial stiffness of the mooring line, that is, the present inventors performed the analysis by reducing the length of the central mooring line by 10 m in "
그 결과, 부유체 및 계류선은 매우 안정적인 거동 특성을 나타내었으며, 약 1154(kN)의 최대 극한 인장력이 발생할 것으로 예측되었다.
As a result, float and mooring lines exhibited very stable behavior characteristics, and a maximum ultimate tensile force of about 1154 (kN) was expected to occur.
여기서, 본 발명자들은, 이러한 결과의 타당성을 보다 더 자세히 검토하기 위하여, "Case 9"에 나타낸 바와 같이, 계류선의 길이를 20m 증가시키는 동시에 부유체 사이의 간격도 20m 증가시켜서 해석을 수행하였다.
Here, in order to further examine the validity of these results, the present inventors conducted an analysis by increasing the length of the mooring line by 20 m and increasing the gap between the floats by 20 m, as shown in "Case 9".
즉, 이러한 조건은, 계류선의 초기 강성은 그대로 유지하면서 단지 해저면 위에 놓여 있는 계류선의 길이만 증가시키는 효과를 살펴보는 것이다.
In other words, this condition sees the effect of only increasing the length of the mooring line lying on the sea floor while maintaining the initial stiffness of the mooring line.
그 결과, 중앙 계류선에는 약 1143kN의 최대 극한 인장력이 발생될 것으로 예측되어 Case 8의 결과와 유사하게 나타났다.
As a result, the maximum ultimate tensile force of about 1143 kN was expected to be generated in the central mooring line, similar to the result of
따라서 상기한 바와 같은 결과로부터, 상기한 [수학식 1]에 기반한 Case 8의 설계값은 타당한 것으로 볼 수 있다.
Therefore, from the above results, it can be seen that the design value of
즉, 상기한 바와 같은 결과로부터, 두 부유체를 연결하는 계류선의 설계시 1기 계류선의 특성치를 그대로 적용 가능하며, 이때, 계류선의 길이는, 1기 길이와 1기의 매달린 부분 길이의 전체 합으로 적용될 때 안전한 설계가 된다는 것을 알 수 있다.
That is, from the results described above, it is possible to apply the characteristic value of the first mooring line as it is when designing the mooring line connecting the two parts of fluid. In this case, the length of the mooring line is the sum of It becomes a safe design.
또한, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따라 부유식 파력발전 장치 1기에 대한 계류선을 설계하고, 그 값을 에너지 팜용 계류선 전체에 대하여 확장하여 적용함으로써, 부유식 파력발전 단지를 조성하기 위해 두 부유체 사이를 연결하는 계류선에 별도의 앵커를 설치하지 않고 계류선만으로 위치를 유지할 수 있으므로, 앵커와 계류선을 절약하여 경제성을 향상시킬 수 있다.
According to the present invention, therefore, a mooring line for the first stage of the floating wave power generation device is designed according to the embodiment of the present invention as described above, and the value is expanded and applied to the entire mooring line for the energy farm, In order to construct the wave power generation complex, it is possible to maintain the mooring line only by the mooring line without installing an additional anchor on the mooring line connecting the two parts fluid, thereby saving the anchor and mooring line and improving the economical efficiency.
아울러, 본 발명에 따르면, 계류선의 길이를 줄이는 것에 의해 전체 에너지 팜이 차지하는 공유수면 면적을 줄일 수 있는 부차적인 효과도 얻을 수 있다.
In addition, according to the present invention, by reducing the length of the mooring line, it is possible to obtain a secondary effect of reducing the shared water surface area occupied by the entire energy farm.
따라서 상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템을 구현할 수 있다.
Accordingly, through the above-described process, the floating wave power generation complex construction method through sharing of the mooring line according to the present invention and the floating wave power generation system using the same can be realized.
즉, 본 발명에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법은, 계류선의 설치시, 부유식 파력발전단지 내의 인접하는 2기의 부유식 파력발전장치에 대하여는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 직접 연결하는 것에 의해 계류선을 공유하도록 함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여, 시공비용 절감 및 공유수면 면적을 감소할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
That is, the method for constructing the floating wave power generation complex through sharing of the mooring line according to the present invention is characterized in that, when the mooring line is installed, for the two adjacent floating wave power generation devices in the floating wave power generation complex, By sharing the mooring line by direct connection, it is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, thereby reducing the construction cost and reducing the shared water surface area.
여기서, 계류선의 설계과정은, 상기한 바와 같은 일련의 처리가 수행되도록 구성되는 전용의 하드웨어에 의해 이루어질 수 있으며, 또는, 바람직하게는, 상기한 바와 같은 일련의 처리를 수행하도록 구성되어 컴퓨터에서 실행 가능하도록 구성되는 프로그램이나, 그러한 프로그램을 기록한 기록매체의 형태로 제공될 수도 있다.
Here, the design process of the mooring line may be performed by dedicated hardware configured to perform a series of processes as described above, or preferably, executed by a computer configured to perform a series of processes as described above Or may be provided in the form of a recording medium on which such a program is recorded.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 부유식 파력발전단지 구축방법에 근거하여 부유식 파력발전장치를 설치함으로써, 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화하여 시공비용 절감 및 공유수면 면적을 감소할 수 있는 부유식 파력발전 시스템을 구현할 수 있다.
In addition, by installing the floating wave power generator on the basis of the floating wave power generation complex construction method according to the present invention as described above, it is possible to reduce the length of the mooring line used and minimize the use of the anchor, It is possible to implement a floating wave power generation system capable of reducing the area.
더 상세하게는, 도 9를 참조하면, 도 9는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용하여 구축된 부유식 파력발전 시스템(90)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
More specifically, referring to FIG. 9, FIG. 9 schematically shows the overall configuration of a floating wave
즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 부유식 파력발전단지 구축방법을 복수의 부유식 파력발전장치에 대하여 3차원으로 확장하여, 각각의 부유식 파력발전장치(91) 사이를 연결하는 계류선(92)을 이용하여 연결하고, 가장 바깥쪽의 부유식 파력발전장치(91)들에만 앵커 또는 앵커블록(93)을 각각 설치하여 고정함으로써, 대규모의 부유식 파력발전 시스템도 용이하게 구현할 수 있다.
9, the method of constructing the floating wave power generation complex according to the present invention as described above is extended three-dimensionally with respect to a plurality of floating wave power generation devices, and the respective floating wave
또한, 도 9에 나타낸 부유식 파력발전 시스템(90)에 있어서, 각각의 부유식 파력발전장치(91) 사이를 연결하는 계류선(92)은, 상기한 도 1 및 [수학식 1]을 참조하여 설명한 바와 같이 하여 각각 구성될 있다.
In the floating wave
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 파력발전을 위한 복수의 부유식 파력발전 장치를 포함하는 부유식 파력발전 단지의 조성에 있어서, 각각의 부유식 파력발전 장치의 위치를 유지하기 위한 계류선의 연결시, 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성되는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템이 제공됨으로써, 사용되는 계류선의 길이를 줄이는 동시에, 앵커의 사용을 최소화하여 전체 시공비 중 큰 비중을 차지하는 계류 시스템에 대한 비용을 절감할 수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a floating wave power generation complex construction method by sharing a mooring line and a floating wave power generation system using the same, and thereby, according to the present invention, In the composition of a floating wave power generation plant including a plurality of floating wave power generation devices, when connecting a mooring line for maintaining the position of each floating wave power generation device, a mooring line is not used between adjacent floats without using an anchor The present invention provides a floating wave power generation complex construction method and a float type wave power generation system using the floating wave power generation complex system that share the mooring line configured to share the mooring line, The cost of the mooring system can be reduced.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 인접한 부유체 사이에는 앵커를 사용하지 않고 계류선을 공유하도록 구성되어 사용되는 계류선의 길이를 감소하는 동시에 앵커의 사용을 최소화할 수 있는 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법을 이용한 부유식 파력발전 시스템이 제공됨으로써, 파력발전 시스템 구축을 위한 전체적인 시공 비용 절감하는 동시에, 공유 수면 면적을 감소하여 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
According to the present invention, as described above, it is possible to reduce the length of a mooring line used to share a mooring line between adjacent floats without using an anchor, and to minimize the use of anchor, By providing a floating wave power generation system using the built-in wave power generation complex construction method, the overall construction cost for constructing the wave power generation system can be reduced, and the economical effect can be expected by reducing the shared water surface area.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 계류선의 공유를 통한 부유식 파력발전단지 구축방법 및 이를 이용한 부유식 파력발전 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is a matter of course that it is possible.
90. 부유식 파력발전 시스템 91. 부유식 파력발전장치
92. 계류선 93. 앵커블록 90. Floating Wave
92.
Claims (3)
계류선의 길이를 설계하는 처리를 수행하기 위한 프로그램이 실행되는 컴퓨터, 또는 상기 계류선의 길이를 설계하는 처리가 수행되도록 구성되는 전용의 하드웨어를 이용하여, 상기 부유식 파력발전단지에 설치되는 부유식 파력발전장치 1기에 대한 계류선의 특성을 설계하는 계류선 설계단계;
상기 계류선 설계단계에서 설계된 설계 결과에 따라 계류선을 제작하는 계류선 제작단계; 및
상기 부유식 파력발전단지 내의 인접하는 2기의 부유식 파력발전장치에 대하여 앵커를 사용하지 않고 상기 계류선을 직접 상기 인접하는 2기의 부유식 파력발전장치 사이에 연결하는 것에 의해 상기 인접하는 2기의 부유식 파력발전 장치가 상기 계류선을 공유하도록 상기 계류선을 각각 연결하는 계류선 설치단계;를 포함하고,
각각의 부유식 파력발전장치 사이를 계류선을 이용하여 연결하고, 가장 바깥쪽의 부유식 파력발전장치에만 앵커 또는 앵커블록을 각각 설치하여 고정하되, 상기 부유식 파력발전장치 사이를 연결하는 계류선은 해저면에 놓여 있는 계류선과 해저면에서 들려 있는 한 쌍의 계류선으로 이루어지고,
상기 해저면에 놓여 있는 계류선은 체인 재질이 사용되어 부유식 파력발전장치의 거동 및 이동이 발생하는 경우 해저면에 놓여 있는 계류선의 자중이 저항력으로 작용하여 부유식 파력발전장치의 거동 및 이동에 대한 복원력 및 앵커의 파지력으로 작용하며,
상기 계류선 설계단계는,
이하의 수학식을 만족하도록 상기 계류선의 길이를 설계하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부유식 파력발전단지 구축방법.
(여기서, ltf는 계류선의 전체 길이, ls는 계류선의 매달린 길이, lbf는 계류선이 바닥에 놓여 있는 길이임)
A method of constructing a floating wave power plant complex that is configured to reduce the length of a mooring line used and minimize the use of an anchor to reduce costs for a mooring system,
A computer in which a program for executing a process of designing a length of a mooring line is executed or a dedicated hardware configured to perform a process of designing a length of the mooring line is used to calculate a floating wave power A mooring line design stage to design characteristics of a mooring line for the first generator;
A mooring line manufacturing step of manufacturing a mooring line according to a design result designed in the mooring line designing step; And
By connecting the mooring line directly between the adjacent two floating wave power generators without using an anchor for the two adjacent floating wave power generators in the floating wave power generating complex, And a mooring line installation step of connecting the mooring lines respectively so that the floating wave generating device of the floating wave generating device shares the mooring line,
The anchor or the anchor block is fixed to the outermost floating wave power generating device only and the mooring line connecting between the floating wave power generating devices is connected to the bottom of the sea floor A mooring line lying on the surface and a pair of mooring lines heard from the sea floor,
The mooring line located on the above sea floor is used as a chain material, so that when the floating wave generating device moves and moves, the self weight of the mooring line placed on the sea floor acts as resistance force, Restoring force and anchor holding force,
In the mooring line designing step,
And a process of designing the length of the mooring line so as to satisfy the following expression is performed.
(Where l tf is the total length of the mooring line, l s is the hanging length of the mooring line, and l bf is the length along which the mooring line lies)
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