• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.466-466
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• 2016

최근 들어 보의 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 구조물 설치가 요구되면서 고정보의 형태도 다양하게 제안되고 있다. 그러나 실무에 적용하기 위한 고정보의 설계 가이드라인은 매우 한정적이며 대부분 보 하류부에 대한 세굴이나 세굴 방지에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 따라서 본 연구는 국내 중소하천에 설치된 고정보의 물리적 제원 변경에 의한 수리적 특성을 분석함으로써 환경적인 측면을 고려한 저낙차형 고정보 설계 시 반영할 수 있는 기초자료를 제공하는데 목적이 있다. 이를 위해 경사형 및 계단형 보에 대해 crest 변화에 따른 기본적인 유량계수를 도출하였으며 수위-유량 관계 곡선을 개발하였다. 또한 유량과 crest 등과 같은 수리학적 조건을 변화시켜 자유 흐름 조건 및 잠긴 흐름 조건의 흐름특성을 분석하였다. 실험은 crest 길이에 따라 총 4개의 case로 나누어 수행하였다. 각 case 별 총 8개 유량조건에 대해 각각 자유흐름과 잠긴 흐름에서의 수위를 측정하였으며 정확한 흐름 및 수위 계측을 위해 디지털 카메라와 캠코더를 활용하였다. 분석결과 같은 유량조건에서는 crest가 증가할수록 수위 값도 증가하였으며 유량별 수위의 범위는 경사형 보가 계단형 보 보다 넓은 것으로 나타났다. 향후 본 연구 결과는 현장에서 고정보에 대한 crest 설계 시 충분히 고려될 수 있는 자료가 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.122-122
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• 2022

기후변화 대응 및 탄소 저감 노력의 일환으로 신재생에너지의 개발 및 활용이 전 세계적으로 활발하며, 우리나라에서도 2050년 탄소중립 달성을 위하여 친환경 에너지 시스템 구축에 많은 노력을 기울이고 있다. 전통적인 재생에너지인 수력은 발전의 효율성, 안정성과 발전 제어의 용이함 때문에 널리 사용되고 있으나, 경제성을 확보하기 위한 댐, 보의 설치 및 대규모 발전설비가 필요하여, 생태계, 환경 파괴 등의 문제점 등을 수반하여, 최근 들어 대규모 사업이 이루어지지 못하고 있다. 이러한 흐름에 따라 최근에는 유럽을 중심으로 친환경 소수력 발전으로 회전 나선형 아르키메데스 수차를 활용한 소수력 발전의 적용이 이루어지고 있으며, 특히 2000년대 이후 독일을 중심으로 활발히 개발되고 있다. 또한 휴대용 초소수력 발전은 새로운 산업분야로 민간용 초소수력 발전기의 개발 및 판매가 국내외에서 증가하고 있으며, 우리나라에서도 자연 하천 환경에 활용 가능한 초소수력 발전의 필요성이 꾸준히 제기되고 있다. 본 연구에서는 저유량 및 저낙차에 적용 가능한 '초소형 회전 나선형 아르키메데스 수차', 초소형 발전에 적합한 '발전기 및 발전시스템', 자연환경을 훼손하지 않는 친환경 '유도수로'로 구성되어, 원하는 하천이나 수로 등에 손쉽게 설치 가능한 초소형 소수력 발전시스템을 개발하였다. 회전 나선형 아르키메데스 수차는 3D프린터로 제작한 후, 강화 코팅제를 도포하여 내구성을 확보하였다. 상용 AC발전기, 소형 발전기용 '발전기 및 발전시스템'을 적용하고, 콘트롤 보드를 맞춤형으로 제작하여 경제성을 확보하였다. 이러한 발전 시스템은 개발 테스트 중에 있으며 향후 방류수로, 하수구 등 현장 적용을 준비 중에 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.403-406
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• 2007

발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차의 이용가능성을 인지하고 소수력 발전 방식과 조력발전 방식의 특정을 동시에 활용하는 해양소수력 발전소를 삼천포 화력발전소 배수로에 최초로 건설하여 운전함으로써 청정 재생에너지 개발 및 $CO_2$ 저감효과 창출에 이바지하고 있다. 본 연구에서는 삼천포 해양소수력 발전소의 운전실적 자료를 토대로 조위 및 방류량의 변화에 따른 해양소수력의 효율 특성을 분석하고자 한다. 해양소수력 발전소의 효율은 방류량과 유효 낙차의 영향을 직접적으로 받기 때문에 관측한 수위 및 방류량, 해양소수력발전소 운전실적 자료를 토대로 효율분석을 실시하였다. 우선, 소수력 가동 이후 배수로에서의 수위 상승이 명확히 나타났으며, 배수로내 위어에서의 흐름구조가 완전월류 상태에서 불완전월류로 바뀌면서 배수로 전체의 수면 불안정성이 크게 증가하였으나, 배수로의 범람이나 순환수 계통에의 큰 영향을 초래할 만한 수준은 아니었다. 성능시험 결과, 최대출력, 평균출력, 최소출력 모든 부분에서 설계 보증치 이내의 값을 보였으며, 효율 또한 설계 보중치를 상회하는 결과를 보였다. CWP 유량 분석결과, 소수력 발전소에서의 유량이 과소 측정되고 있음을 확인하였으며, 최대낙차에서 최대효율을 보이고, 저낙차일 때는 보증치보다 효율이 낮게 나타나는 결과를 보였다. 또한 조위조건을 고려한 유량을 이용하여 산정한 효율 곡선이 보증치와 가장 일치하였으며, 전체 시스템 효율은 비교적 양호한 상태임을 알 수 있었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.22 no.2
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• pp.121-129
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• 2020

This paper described a laboratory investigation of micro hydropower at lower head water in a free vortex flow. The vortex height, turbine rotation and torque for straight blade with inner curved edge, twisted blade and curved blade were investigated at the flow rate of 0.0069 ㎥/s in the inlet channel. The results showed that the optimum vortex strength occurred within the range of the diameter of basin to the outlet diameter ratios of 0.17~18.5. The power output and efficiency of straight blade were higher as compared to other blades. The highest amount of generated energy was 12.33 W, the torque was 0.91 N·m and the highest efficiency by considering effective head was 29.5 %, whereas the highest efficiency by considering vortex height was 80.5 % at the rotational speed of 132 rpm. The water vortex velocity of straight blade was about 2.8 times larger than the mean velocity in the inlet channel.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.12
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• pp.961-969
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• 2016

Due to the recent requirement of installing low-head structures considering environmental aspects, various types of fixed weir have been suggested. However, the design guideline of transverse structures for practical application is very limited. The purpose of the present study is to analyze the hydraulic properties of the fixed weirs installed at the small and middle sized rivers of Korea depending on the physical specifications to provide fundamental data that may be reflected to the design of a low-head fixed weir considering the relevant environmental aspects. The basic discharge coefficient of slope-type and step-type weirs depending on change of crest was estimated, and a stage-discharge curve was developed. In addition, the flow properties under free flow and submerged flow conditions were analyzed by varying the hydraulic conditions such as discharge and crest.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.15 no.3
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• pp.32-38
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• 2012

This paper is aimed to propose the design database(DB) of the inline micro-turbine for 5kW class. CFD analysis is performed to investigate the effect of a turbine on each parameter. This study showed that RadhaKrishna's data is different from the 5kW class in the low-head and the micro-turbine. Therefore, new DB for the design of inline micro-turbine for 5kW class could be needed. This study configured new design DB for the design of inline micro-turbine for 5kW class. The DB of this study showed that the optimal hub ratio(Dp/DR), the optimal body ratio(Db/DR) and the optimal range of body length ratio(Lh/DR) is 50%, 1.1 and 2.3 to 2.9, respectively.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.12
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• pp.8-14
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• 2019

A drop structure, one of the representative river-crossing structures, is constructed to stabilize a riverbed. On the other hand, the structure interrupts the continuity of the river and causes the destruction of the hydro-ecological environment. Therefore, laboratory experiments of a natural type of drop structure with low differences were performed, and the empirical formula of a local scour hole is proposed. Four experimental flow rates were tested for various types of the drop structure models with 28 test cases. Based on the scour test, it was confirmed that the maximum scour depth occurs rather than the result of applying the previously proposed scour depth formulae. Correlation analysis of the major factors of scour hole at the downstream of the drop structure revealed a strong correlation between the upstream flow characteristics, drop structure height, and total crossing length of the drop model. In addition, the depth and length estimation formula of the maximum scour hole were proposed using the dimensionless variables and validated. In the future, it is also expected that more accurate scour prediction and calculation can be derived by conducting experimental studies and numerical analysis considering the various bed materials and flow conditions.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.38 no.4
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• pp.418-423
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• 2014

Small hydropower has been considered as a solution to resolve the problem of exhaustion of fossil fuel and industrial pollution. In this study, we developed and tested a Cross-Flow Turbine with two guide vanes to optimize the small hydropower for the site condition with large fluctuation of head and flow rate. Furthermore, in the condition of constant inlet head, CFD analysis was carried out to analyze the effect of air suction and valve position on the performance characteristics. The results showed that the air suction can minimize the hydraulic loss caused by the Recirculation flow in the runner passage and flow impact on main shaft so that it can increase the turbine efficiency and output power.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.9
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• pp.486-491
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• 2017

The water discharged from sewage treatment plants has been considered to be useless, due to itslack of economic utility for small hydro power generation. Considering that most sewage treatment facilities have a water head of less than 2 meters and their flow rate is constant, it is necessary to develop a small hydro power generation device capable of maintaining stable power generation and efficiency. This paper presents the development of anintegrated small hydro power generation system and presents its performance evaluation and results. Then, the economics and use of the system for practical applications are suggested. As a result, it is foundthat the generator efficiency is 92%, the electric energy produced is 10kWh and the economic efficiency, as described by the B/C ratio,is 1.0 or more. Particularly, if the operating level of the generation device is maintained at 80% or more of the rated power, it is possible to secure its economic efficiency and, after 23 years, the investment cost will bereturned. The integrated hydro power generation device is expected to have a positive effect not only in terms of the water discharged from the sewage treatment plant, but also in terms of facilities capable of securing similar flow characteristics.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.2112-2113
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• 2011

우리나라는 연평균 강수량이 1,245mm로써, 비교적 강수량이 풍부하고 전국토의 2/3가 산지로 구성되어 있어 지형적 및 수문학적으로 수력자원 부존량이 많은 편이다. 하지만 수력자원 활용을 통한 발전소 건설은 매우 미미한데 이는 수력발전소 개발지점이 제약되어 있고 개발지점의 가동율 또한 매우 낮아 경제성 확보가 어렵기 때문이다. 수력발전은 전력수요 급증 시 부하 평준화 효과와 석유 수입대체 및 환경 친화적인 에너지원이라는 장점이 있다. 따라서 국산화된 수차발전시스템의 사용으로 초기투자비를 낮추고 하천형 수력발전소 건설을 통하여 가동율을 높인다면 우리나라의 수력발전사업은 크게 활성화 될 것이다. 본 논문에서는 하천형 수력발전소 시공사례를 통하여 주요 시공사례를 소개하고, 하천공사의 특징으로 인하여 설계 및 시공 시 반영해야 할 사항에 대해 몇 가지 소개하였다. 표준화를 통하여 건설비용을 절감, 발전 단가의 기준가격 현실화를 통한 재정적인 지원 및 법규 정비를 통한 제도적인 도움 이 세가지를 해결한다면 경쟁력 있는 소수력발전소 건설이 가능 할 것이다.