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해상풍력 터빈 배치 전략에 따른 내부 후류 저감의 민감도 분석: 주풍향 가중치 조합에 따른 특성 비교 KCI 등재
Sensitivity Analysis of Internal Wake Mitigation under Offshore Wind Farm Layout Strategies: A Comparative Study of Prevailing Wind Direction Weighting Combinations
pp.99-112
본 연구는 우리나라의 네 해역(전북, 신안, 제주, 울산)을 대상으로, 주풍향 산정 방법에 따른 해상풍력단지 내부후류 및 연간 발전량의 민감도를 분석하였다. 이를 위해 ERA5 재해석 시계열로부터 3 m/s 이상 풍속의 출현빈도 기반 지표와 풍력에너지밀도에 의 한 총에너지 기반 지표를 산정하고, 가중 조합을 통해 다섯 가지 주풍향 시나리오(Sc1-Sc5)를 정의하였다. 각 사이트에는 15 MW급 터 빈 32기를 4×8 행렬로 배치하고, 행렬 장축을 시나리오별 주풍향에 정렬한 후, Vortex MAPS 중규모 자원과 TurbOPark 후류모델을 이 용하여 행별 풍속 저감률과 내부후류 손실을 평가하였다. 그 결과, 단순 빈도 기반 주풍향(Sc1)이 모든 해역에서 가장 큰 내부후류 손 실과 낮은 연간발전량을 보였으며, 총에너지 기반 주풍향(Sc5)으로 갈수록 단지 중심부의 풍속 저감률이 완화되고 P50 AEP가 증가하 는 경향이 확인되었다. 특히 풍속 출현빈도와 총에너지 간 지배풍향 차이가 큰 제주 서부 해역에서 민감도가 가장 크게 나타났다. 본 연구는 우리나라 해역 특성을 반영한 주풍향 산정 및 해상풍력단지 배치 전략 수립에 유용한 기초 자료를 제공한다.
This study investigates how the definition of prevailing wind direction affects internal wake losses and annual energy production for offshore wind farms at four Korean coastal sites. Five layout scenarios are constructed by combining wind speed frequency and Total Energy metrics derived from ERA5. For each scenario, an identical 480 MW wind farm layout is aligned with the corresponding prevailing wind and evaluated using Vortex MAPS, the TurbOPark wake model, and consistent loss assumptions. Results show that the pure frequency-based approach yields the highest internal wake losses and lowest energy yield, whereas the energy-based definition reduces wake deficits and increases production, with the largest sensitivity observed at the Jeju site where the two wind roses differ most.
요 약
I. 서 론
II. 연구방법
2.1 연구대상지역
2.2 분석절차
2.3 풍력자원 데이터
2.4 민감도 시나리오 구성
III. 분석결과
3.1 해상풍력단지 설계
3.2 연간발전량 평가
IV. 결 론
V. 제한점 및 제언
감사의 글
참고문헌
