주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이상봉 교수님 연구실, 부유식 풍력단지 후류 제어의 신뢰성 상충관계에 대한 구조 스펙트럴 지문 규명
  • 관리자 |
  • 2026-04-17 10:16:14|
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심해 환경에서의 대규모 재생에너지 생산을 위한 차세대 기술로 부유식 해상풍력단지가 주목받고 있다. 특히 능동 후류 제어(active wake control)는 하류 풍력터빈의 발전 성능을 향상시킬 수 있는 유망 기술로 평가되지만, 상류 부유식 풍력터빈의 구조적 건전성에 미치는 영향은 충분히 규명되지 않았다. 본 연구는 풍력단지 제어 성능과 터빈 구조 신뢰성을 연결하는 핵심 문제를 다루며, 부유식 해상풍력의 실용화를 위한 중요한 설계 기반을 제시한다.
이상봉 교수의 지도 아래 주저자인 쇼카티 모사레자 박사과정은 DTU 10 MW 풍력터빈과 TetraSpar 부유체 플랫폼을 대상으로, FAST와 AQWA를 연계한 완전 연성 공력–유체–제어–구조 해석(F2A) 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이를 바탕으로 대표적인 능동 후류 제어 기법인 동적 유도 제어(DIC) 및 동적 개별 피치 제어(DIPC) 를 실제 해상 풍속 및 파랑 조건에서 체계적으로 비교 분석하여, 플랫폼 운동과 피로 하중에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다.
연구 결과, 후류 제어가 부유식 풍력터빈의 피로 거동에 영향을 미치는 제어-구조 전달 경로(control-to-structure pathways) 가 규명되었다. DIC는 저주파 추력 진동을 크게 증가시켜 플랫폼 운동과 타워 기초부 피로를 증폭시키는 반면, DIPC는 공력 하중을 블레이드 방위각 모드로 분산시켜 타워 피로를 효과적으로 저감하는 것으로 나타났다. 이를 통해 DIPC가 부유식 풍력 적용에 보다 구조적으로 균형 잡힌 후류 제어 전략임을 확인하였다.
이번 연구는 향후 부유식 해상풍력단지를 위한 피로 기반 제어 설계 지침을 제시함과 동시에, 터빈 수명을 저해하지 않으면서 제어 성능을 향상시킬 수 있는 신뢰성 중심 풍력단지 제어 시스템 개발의 기술적 로드맵을 제공한다. 이는 대규모 부유식 해상풍력의 실용화 가능성을 한층 높일 것으로 기대된다.
본 연구는 그린 및 지속가능 과학기술 분야 Q1 최상위 국제학술지인 Renewable Energy에 2026년 3월 온라인 게재되었다.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2026.125623
 
 
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