• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.432-432
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• 2021

우리나라는 대부분의 에너지 공급을 해외에 의존하고 있는 실정이다. 산업통상자원부와 에너지경제연구원에서 발간하는 2018년 에너지통계연보(에너지경제연구원과 산업통상자원부, 2018)에 실린 2010년부터 2017년까지의 에너지수급 균형을 보면 원유, 천연가스, 석탄, 우라늄 등 평균 95.4%의 에너지를 수입하고 있는 실정이다. 수력 및 신재생에너지의 경우 기후변화에 대응하는 수단 그리고 정부의 저탄소에너지 전환 정책으로 인정받아 상대적으로 낮은 에너지 경제성에도 불구하고 꾸준히 보급되고 있다. 우리나라뿐만 아니라 독일, 프랑스, 영국, 중국 그리고 인도와 같은 세계 주요 국가들이 친환경 에너지 정책을 주도함에 따라 향후 신재생에너지의 공급 규모는 크게 확대될 것으로 전망된다. 중력 물 보텍스 마이크로 수력 발전 시스템은 시스템의 상하류부의 수두(hydraulic head) 차에 의해 저류조(basin)에서 발생되는 물의 보텍스 즉 소용돌이(whirlpool)를 이용하여 임펠러(impeller)를 회전시켜 전기에너지를 생산하는 친환경적 재생에너지의 일종이다. 또한, 시스템으로 유입되는 물은 전기에너지 생산을 위한 임펠러를 통과한 후 다시 하천으로 방류되므로 하천 수의 손실 그리고 하천의 물길도 거의 교란 시키지 않는다. 4가구 정도의 연간 가정용 전기 요구량인 12와 15kW 사이의 전기에너지를 생산하기 위해서는 발전시스템의 상류와 하류의 수두차가 단지 1.5에서 1.7m 이하이면 충분한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 중력 물 보텍스 친환경 마이크로 발전 시스템을 구성하는 저류조(basin)에 대해 최대 발전효율을 발생시키기에 최적인 기하학적 형태를 도출하는 것이며, 이를 위해 저류조의 cone angle에 따른 다양한 저류조 직경 및 물 보텍스 생성을 위한 저류조 형태의 변화, 유입수로와 저류조와의 각도인 notch angle의 변화, 유입부 폭과 유출부 직경, 유입수로의 길이 그리고 유입수로에서의 초기수심과 같은 기하학적 매개변수를 변화시켜 모의를 수행하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.69-70
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• 2015

신재생에너지의무할당제의 도입과 신재생에너지 관련 기술의 급속한 발전으로 인해 자립형 마이크로그리드에 대한 관심과 필요성이 증가하고 있다. 이에 본 논문에서는 기존에 비상용 발전기로 활용되고 있던 수력발전과 유휴 수면을 활용한 수상 태양광발전, 신재생에너지의 출력 안정화를 위한 에너지저장장치의 발전 특성을 분석하고, 차세대 수력발전 기반 하이브리드 전력시스템의 발전원 구성안을 제시하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.5
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• pp.363-370
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• 2013

Small scale hydropower is one of most attractive and cost-effective energy technologies for installation within sewage treatment plants. This study was conducted to evaluate the potential of a semi-kaplan micro-hydropower (MHP) system for application to sewage treatment plants with high flow fluctuations and a low head. The semi-kaplan MHP is equipped with an adjustable runner blade, and is without a guide vane, so as to reduce the incidence of mechanical problems. A MHP rating 13.4 kWp with a semi-kaplan turbine has been considered for Kiheung Respia sewage treatment plant, and this installation is estimated to generate 86.8 MWh of electricity annually, which is enough to supply electricity to over 25 households, and equivalent to an annual reduction of 49 ton $CO_2$. The semi-kaplan turbine showed a 90.2% energy conversion efficiency at the design flow rate of 0.35 $m^3/s$ and net head of 4.7 m, and was adaptable to a wide range of flow fluctuations. Through the MHP operation, approximately 2.1% of total electricity demand of Kiheung Respia sewage treatment plant will be achievable. Based on financial analysis, an exploiting MHP is considered economically acceptable with an internal rate of return of 6.1%, net present value of 15,539,000 Korean Won, benefit-cost ratio of 1.08, and payback year of 15.5, respectively, if initial investment cost is 200,000,000 Korean Won.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.59 no.3
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• pp.183-191
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• 2022

A design method for a propeller type rim-driven axial-flow turbine for a micro-hydropower system is presented. The turbine consists of pre-stator, impeller and post-stator, where the pre-stator plays a role as a guide vane to provide circumferential velocity to the on-coming flow, and the impeller as a rotational power generator by absorbing angular momentum of the flow. BEM(Blade Element Method), which is based on the turbine Euler equation, is employed to design the pre-stator and impeller blades. NACA 66 thickness form and a=0.8 mean camber line, which is widely accepted as a marine propeller blade section, is used for the pre-stator and turbine blade section. A CFD method, derived from the discretization of the RANS equations, is applied for the analysis of the designed turbine system. The design conditions of the turbine is confirmed by the CFD calculation. Turbine characteristic curve is calculated by the CFD method, in order to provide the performance characteristics at off-design operation conditions. The proposed procedures for the design of a propeller type rim-driven axial-flow turbine are established and confirmed by the CFD analysis.