종동요형 파력발전장치의 발라스트 제어 알고리즘에 대한 규칙파 중 연구

Abstract

파력발전장치는 설계과정에서 선정된 설치해역의 환경조건에 맞게 최적 설계되지만 발전 효율을 높이기 위해 환경조건의 변화에 대응 가능한 제어에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 종동요를 하는 비대칭 형상 파력발전장치의 실험 모형을 대상으로 발라스트 웨이트(Ballast Weight, B/W)의 물리적 특성 변화를 이용해 입사파에 따라 발전장치의 거동 특성을 바꿔 발전량을 향상시키는 제어 전략과 알고리즘을 제안한다. 파력발전장치 내부에 설치된 B/W의 위치와 무게를 각각 5가지씩 변화시켜 조합에 따라 25개의 모델을 선정하였다. 3차원 회절/방사 포텐셜 해석 상용코드인 WAMIT을 이용하여 규칙파에 대한 25개 모델의 유체동역학적 특성을 파악하고 운동 성능을 비교하였다. 주파수 영역에서 산출한 모델의 추출 파워를 바탕으로 주어진 입사파 조건에서 향상된 성능을 낼 수 있는 목표 B/W의 위치와 무게를 결정한다. B/W 제어 시 소비되는 전력을 최소화하기 위해 B/W 제어 환경을 최단경로 문제로 표현한 후 플로이드-와샬 알고리즘(Floyd-Warshall algorithm)을 적용하였다. 기대되는 추출 파워에서 B/W 제어에 소비되는 전력을 뺀 값을 입사파 주파수에 따라 비교하여 가장 큰 발전량을 가지는 B/W의 위치와 무게를 결정한다. 제어 전략 적용 전/후의 추출 파워 비교를 통해 발전량이 향상됨을 확인했다.