• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권2호
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• pp.151-158
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• 2016

조류발전단지는 유망한 해역에 터빈을 복수로 다배열하여 발전하는 시스템을 말한다. 이러한 단지는 각 터빈이 최대 효율로 작동하고, 최대 발전량을 얻을 수 있도록 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 터빈 사이의 간섭으로 인한 성능 저하가 발생하지 않도록 터빈은 일정 거리를 두고 배치되어야 한다. 수평축 터빈의 경우 EMEC(European Marine Energy Centre)에서 배치거리를 제안하고 있으나, 수직축 터빈은 그러한 규정이 제안된 바 없다. 여러 연구 결과들에 따르면 수직축 터빈이 인접할 경우 성능의 향상까지 도모될 수 있으므로, 그 배치는 수평축 터빈보다 더욱 중요하게 검토될 필요가 있다. 본 논문에서는 수직축 터빈에 대하여 수평축 터빈과 같이 일정 거리를 두고 배치하는 것과 터빈을 인접하도록 배치하는 것과의 차이를 조사하였다. 이를 위해 두 터빈간의 거리와 회전방향을 파라메터로 하여 그에 따른 성능 차이를 수치해석적으로 연구하였고, 그 이유를 파악하고자 하였다. 본 연구를 통하여 가장 적절한 수치해석 영역과 조건을 설정할 수 있었으며, 인접한 두 터빈이 각각 반시계-시계방향으로 회전하는 것이 단독 터빈 2기 대비 약 9.2%의 성능향상이 예측되었다. 터빈이 대각으로 배치된 경우는 최대 약 5.6%정도 성능이 향상됨을 확인하였다. 본 연구는 수직축 터빈을 이용한 조류발전단지를 설계시 유용한 정보가 될 것으로 기대된다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.250-251
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• 2010

본 연구는 수평축(horizontal axis) 풍력 터빈에 의해서 수직축 발전기를 운전하는 구조 및 그 운전 방식에 관한 것으로서 바람에 의해 수평축 터빈 로터로 입력된 회전력을 기계적으로 두 개의 수직축 회전 성분으로 변환하여 이들로부터 전기 에너지를 얻어내고 필요에 따라 터빈 날개가 바람이 부는 방향을 향하도록 yaw-axis 제어를 하는 기술에 관한 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.78-84
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• 2013

이 논문은 수직축 헬리컬 풍력터빈을 이용한 360 W급 풍력터빈나무(wind turbine tree)를 개발하는데 목적이 있다. 설계를 수행한 100 W 급 헬리컬 풍력터빈을 공력해석을 통해 성능을 예측하였다. 풍력터빈 1개의 성능 분석을 한 후 하나의 풍력단지와 같이 하나의 풍력터빈 나무에 4개의 풍력터빈을 설치하여 유동해석 시 출력의 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 수직축 헬리컬 풍력터빈 나무의 결과를 속도분포와 압력분포로 도출하였고, 수치해석으로부터 정격출력 360 W 이상을 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.677-681
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• 2011

수직축 및 수평축 풍력터빈의 특성 및 공력성능예측 방법에 대해 고찰하였다. Darrieus형 수직축 풍력터빈은 블레이드에 유입되는 바람의 속도 및 받음각의 변화가 매우 심해 Dynamic Stall 현상이 발생하고 앞면에서 발생한 Wake가 후면 블레이드의 공력특성에 영향을 준다. 수평축은 BEMT를 활용하여 형상설계 및 성능예측이 가능하고 전산해석 및 풍동시험을 통해 공력성능예측이 수행되고 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권2호
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• pp.61-70
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• 2013

조류발전용 수직축터빈(VAT)의 3차원적인 유체동력학적 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 연구를 진행하였다. 수치해석은 2차원과 3차원으로 수행하였으며 이를 통해 물리적 유동현상의 차이를 파악하였다. 3차원 효과는 주로 날개 끝단에서 발생하는 날개끝 보오텍스가 주된 원인으로서, 이로 인해 터빈 날개가 내어주는 양력이 손실되고 회전하는 터빈은 토크가 감소하였다. 이러한 현상은 본 연구에서 채택한 통상적인 수직축 터빈의 스팬-직경비 범위에서 상당한 수준으로 나타남을 확인하였다. 본 연구에서는 대상 터빈을 선정하고 2차원으로 성능해석 후 3차원 효과를 보정하는 비교적 간단하고 효과적인 방법을 제안하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.274-281
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• 2015

국내 연안에 위치해 있는 화력 및 원자력 발전소는 발전시설 냉각을 위해 해수를 사용한다. 입구를 통해 배출되는 온배수는 유량이 상당하여 입구 근처에 큰 운동에너지가 존재한다. 이러한 제한된 입구에서 빠른 흐름이 존재하는 제트류 영역에 설치된 수직축 터빈의 성능을 수치적으로 조사하였다. 제트류 영역에서 입구와 터빈간 거리, 입구 직경과 수직축 터빈의 직경에 따른 성능 변화를 TSR=3.0에서 조사하였다. 또한, 입구가 1개인 경우와 2개인 경우에 대해 직경이 다른 터빈을 배치하여 성능 및 발전량을 비교하였다. 입구가 1개인 경우 입구로부터 터빈과의 거리가 증가함에 따라 터빈 효율이 감소함을 알 수 있었고, 터빈 직경과 입구 직경이 동일할 때 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있었다. 입구가 2개인 경우는 효율 및 총 발전량을 고려하여 입구와 동일한 크기의 터빈을 각각 배치하는 것이 좋은 것을 확인하였다. 본 연구는 방수로 입구 전방에 설치된 수직축 터빈을 개념적으로 설계하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권2호
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• pp.142-149
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• 2012

다양한 축척을 갖는 조류발전용 수직축 터빈의 유속과 직경의 변화가 터빈의 유체공학적 효율에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 수치해석은 직경 산정식을 사용하여 도출된 동일형상의 다양한 치수의 기준터빈에 대하여 수행되었으며 유속과 직경 변화에 따른 효율의 차이에 대해 알아보았다. 해석결과 터빈의 효율은 레이놀즈 수 변화에 따라 체계적으로 증가하는 것을 확인하였으며, 이로부터 크기가 다른 동일형상의 터빈의 성능은 TSR(Tip Speed Ratio)과 레이놀즈수(Reynolds number)만의 함수로 표시할 수 있음을 알 수 있었다. 이상의 수치해석 결과를 이용하여 수직축 터빈 초기설계단계에서 필요한 간편한 용량산정기법을 제안하고 유속, 직경, 터빈회전수 간의 상호관계를 다양한 관점에서 도표화 하였다. 본 연구는 터빈용량 10 kW~300 kW 사이의 수직축 터빈 초기설계 시에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-14
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• 2009

2차원 비정상의 RANS 방정식을 이용하여 피치가 고정된 3개 혹은 4개의 날개(hydrofoil)를 가지는 조류발전용 수직축 터빈주위의 비정상 유동장 해석을 수행하였다. 상용수치해석코드인 Fluent를 이용하여, 균일류에 놓인 $NACA65_3$-018날개에 대하여 받음각(angle of attack)의 변화를 주며 계산되는 유체력을 실험값과 비교하였고, 이를 바탕으로 대표적인 수직축 조류발전 터빈의 특성을 2차원적으로 고찰하였다. 사용된 수치해법은 대상 유동을 효과적으로 모사할 수 있음을 확인 하였고, 터빈의 최적 효율은 날개수 및 유속 대비 회전수 등의 적절한 조합으로 실현 될 수 있음을 파악하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.170-177
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• 2013

본 연구는 200 W급 자이로밀형 소형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상설계 및 유동해석에 의한 성능 검토에 관한 내용을 정리한 것이다. 2차원 형상의 로터 블레이드에 대하여 단일유관이론을 적용하여 설계하였으며, 설계 결과에 대해서 2차원 수치유동해석을 수행하여 해석결과의 검토로부터 3차원 로터 블레이드 기본 형상을 결정하고, 3차원 수치유동해석을 통하여 풍력터빈 로터 블레이드의 형상 결정 및 성능 검토를 하였다. 본 연구의 결과로부터 상대적 저풍속에서 200 W급 자이로밀형 수직축 풍력터빈 로터 블레이드의 형상을 도출하였고, 수치유동해석으로부터 정격출력 200 W를 확보할 수 있음을 확인하여, 본 연구에서 적용한 설계법의 타당성을 확보하였다.

• 전기의세계
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• 제41권10호
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• pp.3-9
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• 1992

동해안의 6개 예정입지 지점의 다년간 기상데이터를 분석한 결과 3개지점 정도의 유수한 후보지를 발견하였다. 특히 장기갑의 평균풍속은 제주도 월항지역 보다 더 우수한 결과를 얻었다. 이 지역에 설치할 수 있는 풍력터빈의 형식으로 수직축 Darrieus Type을 검토한 결과 무리가 없음을 알 수 있었다. 수직축 터빈은 풍속 6m/s이상이면 정격의 발전모드에 진입하니, 3개 지역의 분석결과 년4000시간 이상의 발전은 가능하리라 사료된다. 단위 풍력발전 용량은 향후 상세설계가 뒤따라야 하겠지만, 대략 150-200KW로 산정되며 년간 단위 기계에서 600-800Mwh의 전력을 얻을 수 있으리라 예상된다.