| 2차년도 |
○ 풍력발전 타워의 정적 거동 분석○ 풍력발전 타워의 동적거동 분석○ 풍하중 및 지진하중 산정방안 제시○ 풍력발전 타워의 시공 방안○ 육상, 해상 풍력 발전 타워의 설계풍하중 및 지진하중(안) 제시○ 재해(태풍, 쓰나미, 지진)와 선박충돌에 대한 시뮬레이션 기법 및 지진과 쓰나미 발생에 대한 취약도 분석기법 개발○ 고내구성 소재 선정 및 도장방법 검토 ○ 대단면 대형 강재 타워 세그먼트 및 이음부 상세개발○ Test Bed Site 확정○ 풍력타워 제작 환경 조사○ 대단면 대형 강재타워 이음부 구조 해석 평가○ 합성 단면 풍력 타워 해석 기법 개발○ 합성 단면 풍력 타워 모듈화 기술 정립○ 합성 단면 풍력 타워 구조 거동 분석○ 복합 소재 풍력 타워 해석 기법 개발○ 복합 소재 타워 구조 설계 매뉴얼 작성○ 복합 소재 풍력 타워 구조 거동 분석○ 합성 단면 풍력 타워 기본 설계 개념 정립○ 합성 단면 풍력 타워 구조 설계 매뉴얼 작성
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○ 구조형식별 극한거동 해석○ 구조형식별 피로강도 산정 방안○ 연결부 상세 해석○ 풍력발전 타워의 동적 해석○ 풍력발전 타워의 내진해석○ 해상 풍력 발전 타워의 파랑하중 영향 분석○ 국내 환경 영향을 고려한 풍하중 산정 방안 제시○ 국내 환경 영향을 고려한 지진하중 산정 방안 제시○ 현장 요구조건을 반영한 가설 방안 제시○ 운반 및 가설장비 조사○ 육상 및 해상 풍력타워 가설 방안 연구○ 풍력타워 규모에 따른 풍하중 산정을 통한 설계풍속 산출○ 국내외 육상？해상 풍력타워의 지진하중분석을 통한 지진하중(안) 산정○ SSI(structural soil interaction), 기하학적, 역학적 특성을 고려한 시뮬레이션 기법 개발○ 확률론적 태풍과 선박충돌 시나리오 분석기법 개발 ○ 취약도 평가를 위한 방법론 비교 및 분석을 통한 지진과 쓰나미 취약도 분석 기법 개발○ 고내구성 소재 선정 및 도장방법 검토○ 강재 소재 적용성 검토○ 세그먼트 및 모듈 상세 개발○ 연결부 및 보강부 상세 개발○ 대단면 대형 강재타워 부분모델 성능 실험○ Test Bed Site 후보군 도출○ Test Bed Site 확정 및 환경하중 분석○ 풍력타워 제작 환경 조사○ 형식별 매개변수 해석○ 실험체 성능 해석 평가○ 합성 단면 풍력 타워 해석 비선형 해석 이론 정립○ 합성 단면 풍력 타워 해석 비선형 해석 프로그램 개발○ 모듈 최적화 기술 개발○ 모듈 연결 기술 개발○ 제작성 및 시공성을 고려한 모듈화 및 모듈 최적화○ 합성 단면 풍력 타워 동적 안정성 분석○ 합성 단면 풍력 타워 내진 성능 분석○ 복합 소재 풍력 타워 해석 비선형 해석 이론 정립○ 복합 소재 풍력 타워 해석 비선형 해석 프로그램 개발○ 복합 소재 풍력 타워 생산 기법 정립○ 복합 소재 타워 구조 설계 매뉴얼 작성○ 복합 소재 타워 동적 안정성 분석○ 기본 단면 설계○ 적용 하중 조건 분석 및 정립○ 시공단계별 해석 및 분석 기술 개발○ 합성 단면 타워 구조 설계 매뉴얼 작성
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 태풍 및 지진의 영향 등 국내 환경을 고려한 풍력타워 설계기술 적용을 통해 풍력타워 고유시스템 개발이 가능하며, 이를 통해 국내 풍력타워 제조업체가 GE, Vestas, Gamesa 등 국내에 풍력발전 시스템을 구축하고자 하는 국외 발전업체를 대상으로 경쟁력을 확보할 수 있음○ 풍력발전 시스템 사고의 26.7%에서 풍력타워의 구조적 손상이 발생한 것으로 보고되고 있으며, 일본 등에서는 태풍에 의해 풍력타워가 붕괴되는 사례가 발생하는 등 본 기술은 풍력타워 구조의 안전성 확보에 기여할 것으로 판단됨○ 본 연구를 통해 우리나라 풍력타워 관련 기술 수준을 선진국 대비 현 65%에서 85% 이상의 수준으로 끌어올릴 수 있음. 본 연구는 국내 건설사 및 엔지니어링 회사의 해외 풍력시장 진입을 위한 교두보를 마련함. 또한 독자적인 설계기술을 확립함으로써 국내기술의 해외유출을 방지할 수 있음
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 현재 예정된 국내 풍력발전 단지 조성 규모는 1.7GW이며, 풍력발전의 증가 추세보아 이러한 경향은 지속될 것으로 전망. 본 과제 종료시 대형 강재타워 및 신형식 풍력타워의 적용은 경제적 수익 창출 효과를 가져올 것으로 예상○ 앞선 시장 조사의 결과를 토대로 풍력발전 타워의 조성비용은 선진국은 MW당 3억원, 국내는 이에 비해 110%~150%수준으로 3.3억원~4.5억원으로 추정되나, 본 연구 종료시 선진국의 80~90%수준까지 절감할 수 있을 것으로 예상○ 연구 종료와 함께 기술력이 확보되었을 시 자국의 기술력 수출이 가능한 미주와 동남아의 풍력발전타워 시장규모는 2009년~2014년 누적용량 기준 54조2천억원○ 기술적 경쟁력 확보로 인하여 과제 종료시 진출 가능 시장의 1~5%정도를 선점할 수 있을 것이라 예상○ 현재 추세가 계속될 경우 기술력 수출로 인한 경제적 수익창출효과는 본과제 종료(2015년)이후 5년간 최소 6780억원에서 최대 5조원 규모가 될 수 있을것으로 예상○ 세계적인 풍력발전 타워시장의 규모는 2014년 134조에 달할 것으로 예측되어 에너지 정책 뿐 아니라 기술력에 기반을 둔 국익창출에도 영향을 미칠 수 있을 것이라 전망됨○ 강재 및 복합 합성 타워의 모듈화 기술을 통해 모듈 또는 부품 단위로 운송이 가능하여 제품형태로 수출될 수 있으므로 풍력타워의 직접 수출과 국내 풍력업체의 수주 지원을 통해 해외 잠재시장으로 진출 가능함○ 경제적인 신형식 타워구조 개발을 통해 최근 급격히 확대되고 있는 아시아-태평양 지역의 틈새시장 진입이 가능할 것으로 판단됨. 또한 핵심 요소기술을 조기 상용화함으로써 해외 진출 시 필요한 판매 및 운영실적을 제공
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| 활용방안 |
○ 제시된 설계 기준(안), 설계 예제집, 시공지침(안)을 통하여 국내의 풍력발전 타워 관련 기술자립화○ 개발된 신형식 풍력발전 타워의 설계, 시공단계를 분석하여 상용화 할 수 있는 최적화된 기술 제시○ 대형 강재 풍력발전 타워 개발 및 현장 적용 가능한 정도의 기술 확보 및 강재타워 신형식 구조 시스템 제시○ 대형 강재 풍력발저 타워 설계 예제집 및 매뉴얼 개발을 통하여 시장 적용 가능성 높임○ 경제적이고 안전한 풍력 발전 타워 구조 개발로 전력사 RPS 달성 및 국가적 신재생에너지 개발량 달성에 크게 기여○ 신형식 합성 구조 풍력타워 요소 및 설계 기술을 개발하여 현장에 적용 가능한 정도의 기술 확보○ 신형식 복합 구조 풍력타워 요소 및 설계 기술 개발을 통하여 새로운 풍력타워 구조의 제시○ 합성 단면 및 복합 소재 풍력 타워 예제집 및 설계 매뉴얼 개발을 통하여 시장 적용 가능성 높임○ 경제적이고 안전한 풍력 발전 타워 구조 개발로 전력사 RPS 달성 및 국가적 신재생에너지 개발량 달성에 기여
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