• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.163.1-163.1
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• 2011

세계는 지금 지구 온난화 및 화석연료의 고갈로 인해 대체 에너지 자원의 확보문제가 급속히 대두되고 있다. 이에 조류발전은 오염이 발생하지 않는 친환경 에너지원으로서, 날씨나 계절에 상관없이 항상 발전할 수 있는 신뢰성 있는 에너지이며, 높은 밀도를 가지는 작동유체가 수차에 미치는 영향 또한 크므로 지속적으로 예측이 가능한 장점을 가지고 있다. 이러한 조류에너지는 실 해역에 적용하기 위해서는 전격유효 전력이 생산 가능한 지리적 요인에 대한 고찰과 더불어 조류발전 터빈의 개념설계가 고려되어야 한다. 본 연구는 다양한 설치 공간을 형성할 수 있으며, 장, 단점이 보완될 수 있는 조류발전 터빈의 개념설계 연구 단계로서, 내부 유동 특성을 고려하여 입구를 설계하였으며, 일정한 속도로 유입되는 유량을 노즐의 장착을 통해 에너지 밀도를 높일 수 있게 된다. 이러한 개념형상 설계로 추가 작동이나, 장치의 사용 없이 양방향 발전이 가능해 진다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.96-101
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• 2011

본 연구에서는 수평축 조류발전용 터빈 블레이드 설계 및 성능평가가 가능하도록 블레이드 끝단 손실모델을 고려한 블레이드요소 운동량 이론을 적용하여 설계를 수행함으로써 관련 설계기법을 확립하였고 최종적으로 설계 및 성능평가를 위한 국산 소프트웨어의 개발을 완료하였다. 개발된 성능평가 소프트웨어인 MCT-Blade V2.0을 통해 2MW급 블레이드 설계 및 성능평가를 수행하였으며, ANSYS FLUENT 상용코드를 이용하여 BEMT에 의한 성능평가 결과의 타당성을 검증하였다. 2.5m/s 정격유속에서 BEMT에 의한 기계적 출력은 2,121kW로써 전기적 출력을 만족하였지만, CFD에 의한 기계적 출력은 1,901kW로써 목표출력에 다소 부족한 결과를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.164.2-164.2
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• 2011

지구온난화에 따른 대체에너지 자원확보가 국가적으로 중요한 과제로 대두되고 있고 여러 대체에너지원 중 국내의 해양에너지는 잠재량이 매우 높다. 여러 해양에너지 중에서 빠른 흐름을 이용하는 조류발전은 서해안과 남해안에 적용하기에 적합하며 해양환경을 보존하면서 많은 에너지를 생산할 수 있는 장점이 있다. 조류발전에서 1차적으로 에너지를 변환시키는 로터는 주요한 장치중의 하나로 여러 변수에 의해 그 성능이 결정된다. 로터의 블레이드 수, 형상, 단면적, 허브, 직경 등 여러 요소를 고려하여 설계되어야 한다. 또한 조류발전을 적용하는 해양환경에서 최대 출력을 생산할 수 있는 로터가 적용될 수 있도록 블레이드의 후류 영향을 고려해야한다. 본 논문에서는 날개요소이론을 바탕으로 수평축 조류발전 터빈을 설계하여 실험 및 유동해석을 통해 성능을 평가하고, 후류에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.193-194
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• 2018

최근 정부의 RPS(신재생에너지 의무할당제, Renewable Energy Portplio Standard) 확대 시행과 신재생 3020 정책에 맞물려 정부뿐만 아니라 기업체의 신재생에너지 발전설비용량과 발전량의 확대가 요구되는 시점이다. 특히 조류에너지는 환경친화적이며 지속가능한 에너지원으로서 그 관심이 더욱 커지고 있다. 그러나 조류발전 후보지는 유속이 매우 빠르고, 설치가 어려워 그에 따른 제반사항들이 다른 에너지원에 비해 상대적으로 많다는 단점이 있어, 조류발전단지 구축 시에는 후보지를 선정하고 타당성 조사를 수행하는 과정이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 최대의 조류에너지를 얻을 수 있는 해역을 선정하여 조류발전단지를 설계하고 후류의 특성을 분석하였다. 먼저 전자해도의 상세 수심 자료를 추출해 상용 프로그램인 ADCIRC 프로그램에 실제 지형을 수치 모형화하였고, 잠재적 에너지 분포가 높은 해역에 1MW급 수평축 조류발전 터빈을 설계하여 적용하였다. 또한 조류발전단지 내의 터빈의 배치 방법(Centered, Staggered Layout)에 따른 후류의 특성을 분석하여 연간 전력 생산량을 계산하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권2호
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• pp.145-152
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• 2012

최근 지구온난화 문제가 대두되면서 신재생에너지 개발을 위한 여러 기술적인 해결책이 제시되고 있는데, 그 중 산업적으로 크게 주목을 받고 있는 분야가 바로 해양에너지이다. 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 부존자원이 풍부하여 조력, 조류, 파력에너지에 대한 실용화 기술이 요구되고 있으며, 특히 빠른 조류흐름을 이용하는 조류발전은 해양환경에 거의 영향을 끼치지 않는 친환경적인 발전 방법이다. 조류발전은 조수간만에 의해 발생되는 해수의 자연적인 수평 유체흐름을 로터 및 발전기를 설치하여 회전운동으로 변환시켜 전력을 생산하는 발전 형태이다. 조류발전은 로터의 방향에 따라 크게 수평축 형태와 수직축 형태로 구별할 수 있으며, 발전량은 로터 단면의 크기와 조류속도에 따라 큰차이가 난다. 따라서 본 연구는 저수심형 100 kW급 수평축 조류발전 터빈의 성능해석을 위하여 상용 ANSYS-CFX를 이용하여 3차원 유동해석및 성능평가를 수행하였고, 유동해석을 통해 회전하는 로터 블레이드 표면 유선, 로터 주변 3차원 유동특성에 대해 고찰을 하였다. 그 결과 토크는 터빈의 날개가 증가함에 따라 증가하다가 TSR 3.77에서 최대토크가 발생하였으며, 그 이후 날개끝 속도비가 증가해도 토크는 감소하였다. 또한, 설계유속에서 0.38의 최대 출력계수를 얻었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-82
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• 2011

해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 특히 우리나라는 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이며, 이를 이용하기 위해서는 각 해역에 적합한 조류에너지 변환 장치의 개발이 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계하였다. 또한 블레이드 국부위치에서 주속비에 따른 Prandtl의 날개 끝 손실 변화를 비교하였으며, 정격 날개 끝 속도비에서 NACA63812를 사용하여 설계된 로터 블레이드의 동력계수는 0.49로 우수한 성능을 나타내었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.155-162
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• 2010

Recently, due to high oil prices and environmental pollution issues, interest of alternative energy development increases and the related research is widely conducted. Among those research activities the tidal stream power generation utilizes the tidal flow as its mechanical power resource and less depends on the environmental condition for installation and operation than other renewable energy resources. Therefore the amount of power generated is quite consistent and straightforward to predict. However, research on the tidal stream energy conversion turbine is rarely found. In the present study, two numerical methods were developed and compared for the open water Momentum Theory, which is widely used for wind turbines, was adopted. The moving reference frame method for Computational Fluid Dynamis solver were also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.

• 신재생에너지
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• 제8권2호
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• pp.6-13
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• 2012

Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Having very strong current on the west coast with up to 10 m tidal range, there are many suitable site for the application of TCP (Tidal Current Power) in Korea. On the south west regions between many islands that create strong current in the narrow channels. The rotor is one of the essential components which can convert tidal current energy into rotational energy to generate electricity. The design optimization of rotor is very important to maximize the power production. The performance of rotor can be determined by various parameters including number of blades, shape, sectional size, diameters and etc. This paper introduces the multi-layer vertical axis tidal current power system which can be applied to offshore jetties and piers effectively. Various cases of VAT turbine were designed. Specifically, the number of blades and turbine shape are changed in several cases. Also, performance analysis was carried out by CFD.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1222-1230
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• 2022

로터 블레이드는 조류발전 터빈의 매우 중요한 구성 요소로서, 해수의 높은 밀도로 인해 큰 추력(Trust force)와 하중(Load)의 영향을 받는다. 따라서 블레이드의 형상 및 구조 설계를 통한 성능과 복합소재를 적용한 블레이드의 구조적 안전성을 반드시 확보해야 한다. 본 연구에서는 블레이드 설계 기법인 BEM(Blade Element Momentum) 이론을 이용해 1MW급 대형 터빈 블레이드를 설계하였으며, 터빈 블레이드의 재료는 강화섬유 중의 하나인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)를 기본으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 샌드위치 구조에 적용해 블레이드 단면을 적층(Lay-up)하였다. 또한 유동의 변화에 따른 구조적 안전성을 평가하기 위해 유체-구조 연성해석(Fluid-Structure Interactive Analysis, FSI) 기법을 이용한 선형적 탄성범위 안의 정적 하중해석을 수행하였으며, 블레이드의 팁 변형량, 변형률, 파손지수를 분석해 구조적 안전성을 평가하였다. 결과적으로, CFRP가 적용된 Model-B의 경우 팁 변형량과 블레이드의 중량을 감소시켰으며, 파손지수 IRF(Inverse Reserce Factor)가 Model-A의 3.0^*V_r를 제외한 모든 하중 영역에서 1.0 이하를 지시해 안전성을 확보할 수 있었다. 향후 블레이드의 재료변경과 적층 패턴의 재설계뿐 아니라 다양한 파손이론을 적용해 구조건전성을 평가할 예정이다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권4호
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• pp.37-41
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• 2012

Due to global warming, the need to secure alternative resources has become more important nationally. Because of the very strong current on the west coast, with a tidal range of up to 10 m, there are many suitable sites for the application of TCP (tidal current power) in Korea. In the southwest region, a strong current is created in the narrow channels between the numerous islands. A rotor is an essential component that can convert tidal current energy into rotational energy to generate electricity. The design optimization of a rotor is very important to maximize the power production. The performance of a rotor can be determined using various parameters, including the number of blades, shape, sectional size, diameter, etc. There are many offshore jetties and piers with high current velocities. Thus, a VAT (vertical axis turbine) system, which can generate power regardless of flow direction changes, could be effectively applied to cylindrical structures. A VAT system could give an advantage to a caisson-type breakwater because it allows water to circulate well. This paper introduces a multi-layer vertical axis tidal current power system. A Savonius turbine was designed, and a performance analysis was carried out using CFD. A physical model was also demonstrated in CWC, and the results are compared with CFD.