복합 해양 환경에서 Flapping Foils을 이용한 신개념 Stationkeeping 시스템의 개발

Abstract

To effectively use the resources of marine environments, it is necessary to consider the deep and remote parts of the ocean. Stationkeeping of floating offshore structures mainly relies on mooring lines. However, current mooring lines have structural and economical limitations for applications in extreme sea environments. We are conducting ongoing research to develop a new economical stationkeeping system that can maintain the position of a floating offshore structures in the deep sea using passive flapping foils. This paper describes an experimental study of the stationkeeping of actual structures based on the above-mentioned investigations and suggested directions to supplement the deficiencies in stationkeeping system using passive flapping foils. This experiments were carried out in the three-dimensional “Widetank” and in actual sea condition, focusing on the drift of a floater in the surge direction. Furthermore, in this paper, we suggest the initial design of the autonomous controller for Active flapping foil. It will useful in extreme ocean environments such as typhoons. In this paper we introduce the early stage of development of a new concept stationkeeping system using flapping foils in combined ocean environments.|부유식 해양 구조물은 양질의 해양 에너지를 활용하기 위해 더욱 대형화 되며, 깊고 먼 바다를 이용할 필요가 있다. 하지만 해양 구조물의 위치를 유지하기 위한 계류선을 심해에 적용하기에는 구조적, 경제적 한계가 분명하다. 따라서 심해 환경에서 부유식 해양구조물의 위치 유지(Stationkeeping)을 위한 대안이 필요한 시점이다. Flapping Foil을 입사되는 파도의 힘을 이용하여 추력을 발생시킬 수 있고, 이러한 능력은 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 이전부터 국내외 연구진들에 의해 Passive Flapping Foil은 파도의 전파에 대항하여 추력을 발생할 수 있으며, 부가적인 동력원이 없어도 부유체의 추진이 가능함이 밝혀졌고, 현재에도 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Flapping Foil이 생성하는 추력은 부유체 위치 유지에도 적용할 수 있으며, 이는 수심과 복잡한 계류 시스템의 한계를 극복할 수 있는 대안이 될 것이라 기대한다. 이에 본 연구는 Flapping Foil만을 적용한 부유체가 파도에 의한 표류를 극복하고 위치를 유지하는 신개념 Stationkeeping 시스템 개발을 최종 목표로 한다. 본 연구에서는 Flapping Foil이 대칭으로 설치된 부유체 모델을 설계하고, 3차원 해양 공학 수조에서 다양한 파도 조건을 적용하여 모델의 표류를 실험적으로 연구한다. 또한 Flapping Foil의 조건을 변경하며 더욱 효율적인 위치 유지를 연구하고 분석한다. 하지만 큰 에너지를 갖는 파도에서는 여전히 표류가 발생하는 경향이 나타나는 데, 이에 대한 극복 방안을 제시하고, 실험적으로 연구한다.