주요 연구 성과

주요 연구 성과

  • 이상봉 교수님 여구실, 차세대 15MW TLP 부유식 해상풍력 터빈을 위한 주파수 인지형 제어 메커니즘 규명
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  • 2026-05-10 11:47:58|
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KAIST 이상봉 교수가 이끄는 AIM Laboratory는 차세대 15MW급 텐션 레그 플랫폼(TLP) 부유식 해상풍력 터빈에서 나타나는 복잡한 공력–수력–서보–탄성 연성 거동을 효과적으로 관리하기 위한 기계론적 접근법을 제시하였다. 본 연구는 당시 대학원생 윤승환과 박사과정 Moosarreza Shokati가 공동 저자로 참여하여, 대규모 심해 부유식 풍력 시스템의 제어 최적화를 위한 기술적 로드맵을 제공한다.
터빈 용량이 15MW급으로 확대됨에 따라, 기존의 집단 피치 제어 방식은 ‘음의 감쇠(negative damping)’ 문제에 직면하게 되며, 이는 일반적으로 제어기를 전반적으로 디튜닝(detuning)함으로써 해결되어 왔다. 그러나 이러한 방식은 출력 품질 저하라는 한계를 동반한다. 본 연구에서는 플랫폼의 강체 운동 상호작용이 지배적인 주파수 대역에서 여기–응답 전달 특성을 선택적으로 제어하는 주파수 형상화(frequency shaping) 기반 프레임워크를 제안하였다. 특히 공력 하중의 에너지를 단순히 재분배하는 방식이 아니라, 특정 주파수 경로를 정밀하게 조절함으로써 회전자 속도 제어 성능이나 정격 출력 추종 성능을 저하시키지 않으면서 구조 하중을 효과적으로 완화할 수 있음을 입증하였다.
본 연구의 핵심 기여는 이러한 구조 응답 개선이 풍력 에너지의 재분배가 아닌, 풍하중과 플랫폼 응답 사이의 동적 전달 경로 자체를 재구성함으로써 달성된다는 점을 규명한 데 있다. 이는 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서도 ‘주파수 인지형(frequency-aware)’ 제어기 설계를 가능하게 하는 실용적 프레임워크를 제시하며, 심해 환경에서 대형 부유식 해상풍력 단지의 신뢰성 향상에 기여할 수 있는 기반을 마련한다.
본 연구 결과는 해양 및 해양공학 분야의 세계적 권위 학술지인 Ocean Engineering (JCR Q1) 2026년 4월호에 게재되었다.

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.125592
 
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