Wave Energy Absorption Efficiency of Pneumatic Chamber of OWC Wave Energy Converter

진동수주형 파력발전장치 공기실의 파력에너지 흡수효율

Oscillating wave amplitude in a bottom-mounted OWC chamber designed for wave energy converter is investigated by applying characteristic wave conditions in Korean coastal water. The effects of shape parameters of OWC chamber in a view of wave energy absorbing capability are analyzed. Both experimental and numerical approaches are adopted and their results are compared to optimize the shape parameters which can result in a maximum power production under given wave distribution. The experiment was carried out in a wave flume under 2-D assumption of OWC chamber. The numerical scheme employed a hybrid Green integral equation which adopts the Rankine Green function inside chamber to take account of fluctuating air pressure, while it uses the Kelvin Green function in outer domain. Air duct diameter, chamber width, and submerged depths of front skirt and back wall of chamber changes the magnitude and peak frequency of wave absorption significantly.

파력에너지 변환을 위해 설계된 착저식 진동수주형 공기실 내의 파진폭 변화를 우리나라 연안의 특징적인 파랑 조건을 적용하여 조사하였다. 진동수주형 공기실의 형상인자가 파력에너지 변환에 미치는 영향을 파력에너지의 흡수 효율 관점에서 분석하였다. 실험적 및 수치적 접근법을 함께 사용하여 그 결과들을 상호 비교하였으며, 주어진 파랑 분포 하에서 파력에너지 흡수가 최대가 되는 형상인자들의 최적화를 목적으로 연구가 수행되었다. 실험은 공기실의 이차적원 형상을 가정하여 이차원 조파수조에서 실시되었으며, 수치적 해석은 공기실 내에서는 변동하는 공기압을 고려할 수 있도록 Rankine Green 함수를 적용하고 공기실 밖에서는 Kelvin Green 함수를 적용하는 합성 적분방정식에 기초하여 수행되었다. 공기실 상부의 덕트 직경, 공기실 폭, 공기실 전면벽 및 후면벽의 깊이는 흡수되는 파력에너지의 크기와 정점 주기를 민감하게 변화시키는 주요한 형상인자들임을 확인하였다.