• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.282-290
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• 2015

부이의 수직운동으로부터 파랑에너지를 추출하는 파력발전기의 추출효율을 극대화하기 위하여 Sheng et al.(2015)이 제안한 래칭 제어기법을 적용하였다. 래칭 제어기법은 부이를 구속하는 래칭 시간을 조절하여 추출효율을 높이는 위상제어 방법이다. 래칭 제어기법을 규칙파중 수직운동하는 부이에 적용한 결과, 공진조건을 만족하지 않았음에도 불구하고 부이의 운동속도와 추출파워는 크게 증가하였다. 부이의 수직운동으로부터 파랑에너지를 흡수하는 파력발전기에 이러한 래칭 제어기법을 도입하면 추출파워의 증가와 더불어 부이의 흘수와 PTO감쇠력을 줄일 수 있어 제작비용을 크게 낮출 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.585-594
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• 2013

공진형 파동에너지 추출시스템은 권혁민 등(2010)에 의해 최초로 제안되었다. 본 시스템은 계류장치와 직렬발전기 그리고 발전기를 가진하는 부이로 구성되어 있으며 직렬발전기의 운동자는 부이의 수직운동에 의해 내부 진동하는 시스템이다. 하지만, 우리나라와 같이 파랑에너지가 비교적 적은 지역에서는 가진체인 부이의 수직운동 크기를 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구는 발전기를 탑재한 부이가 공진할 수 있도록 제원을 조절하고 이의 증폭효과를 실험적으로 확인하였다. 모형부이는 공진주기 1.96 sec에 해당하는 흘수를 확보하도록 제원을 조절하였다. 부이공진 실험은 최대수심 6.0 m, 폭 8 m, 길이 110 m인 대형수조에서 규칙파 및 불규칙파에 대하여 수행되었다. 실험파는 평상파의 파형경사에 해당하는 약 0.01에 상응하도록 파를 선택하였다. 부이의 수직변위 관측시계열 자료는 규칙파의 진폭증폭율과 불규칙파의 스펙트럼 면적비에 대하여 분석하였다. 분석결과, 규칙파실험은 모형 전력생산부이의 공진주기 1.96 sec에서 최대 진폭증폭율 5.66을 얻었으며 불규칙파의 경우는 첨두주기가 1.96 sec보다 약간 짧은 1.85 sec에서 최대 스펙트럼면적비 20.73을 얻었다. 본 실험성과로부터 부이의 공진설계가 전력생산의 증대에 유효하며 우리나라와 같이 비교적 파랑에너지가 적은 지역에서 상업적 전력생산을 위하여 필수불가결함을 알았다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권5호
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• pp.474-483
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• 2014

The majority of existing WECs (wave energy converters) are designed to achieve maximum power at a resonance condition. In the case of a single WEC, its size must be large enough for tuning, and it has high efficiency only within a limited frequency band. Recently, wave power extraction by deploying many small buoys in a compact array has been studied under the assumption that the buoy's size and separation distance are much smaller than the water depth, wave length, and size of the array. A boundary value problem involving the macro-scale boundary condition on the mean surface covered by an infinite strip of buoys is solved using the eigenfunction expansion method. The energy extraction efficiency (${\varepsilon}=1-R^2_f-T^2_r$), where $R_f$ and $T_r$ are the reflection and transmission coefficients for a strip array of buoys, is assessed for various combinations of packing ratio, strip width, and PTO damping coefficient.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권2호
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• pp.146-152
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• 2014

선형발전기와 연성된 원통형 부이의 수직운동으로부터 파랑에너지를 추출하는 파력발전장치의 설계과정을 소개하였다. 최대 파워는 최적조건($c_{PTO}=b_T$, ${\omega}={\omega}_N$)에서 발생하며, 공진조건시 부이의 수직운동 고유주파수와 속도스펙트럼의 피크 주파수를 일치시키지 않고 의도적으로 고유주파수를 15% 크게 설정하면 추출파워의 최대값을 더욱 높일 수 있다. 이러한 방법을 통하여 추출 파워의 증가와 함께 부이의 흘수를 낮추고 동시에 PTO 감쇠력을 줄일 수 있기 때문에 발전장치 제작 비용을 낮출 수 있는 부수적인 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권2호
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• pp.191-198
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• 2015

In this study, we proposed a new type of dual-buoy wave energy converter (WEC) exploiting multi-resonance and analyzed the experimental results from a model test in a 2-D wave flume. A dual-buoy WEC using multi-resonance has two advantages: high efficiency at the resonant frequencies and the potential to extend the frequency range available to extract wave power from the WEC. The suggested WEC was composed of an outer buoy and an inner buoy sliding vertically inside the outer buoy. As the power take-off device, a linear electric generator (LEG) consisting of permanent magnets and coils fixed at each buoy was adopted. Electricity was produced by the relative heave motion between the two buoys. To search for the optimal shape of a dual-buoy WEC, we conducted experiments on the heave motion of a two-body system in regular waves without an LEG installed. Model tests with six combinations of experimental models were conducted in order to find the motion characteristics of a dual-buoy WEC. It was found that model 2, which included a ring-shaped appendage to move the resonant frequency of the outer buoy toward a high value, showed a higher relative heave response amplitude operator (RAO) curve than model 1. In addition, the double-peak shape of the heave RAO curve shown for model 2 indicated the extension of the frequency range for extracting wave power in irregular waves.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.120-128
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• 2016

파력발전은 파도의 위치에너지와 운동에너지를 이용한 발전방식으로 본 논문에서는 선형동기발전기를 이용한 파력발전시스템에 대하여 연구를 진행하였다. 파력 발전시스템을 분석하기 위해서는 부이의 운동과 부이와 연결과 발전기의 운동을 모델링하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 발전시스템의 분석을 위하여 선형발전기와 컨버터 시스템의 모델링을 진행하였다. 선형발전기와 컨버터 시스템의 전압 방정식 및 부이의 운동방정식을 이용하여 2상 회전좌표계에서의 벡터제어기법을 적용하여 댐핑기반의 제어기 구성을 제안한다. 파도 에너지로부터 전기에너지를 추출하기 위해서 파력발전기의 전류제어를 통해 댐핑을 적절히 조절할 수 있는 벡터제어기법 구성에 대해 제안한다. 최종적으로 제안된 제어기의 검증을 위하여 MATLAB/Simulink를 이용한 2상 회전좌표계에서의 벡터제어기의 시뮬레이션을 수행하였으며 선형 발전기 축소모델와 PCS 축소모델을 통한 실험을 수행하였다.