• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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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.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.1-11
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• 2017

신재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있지만 부정적인 여론으로 인해 초소수력 발전소 개발이 부진한 실정이다. 그러나 다른 신재생에너지에 비해 에너지 변환효율이 높고 이산화탄소를 배출하지 않아 대체에너지로써 개발 및 확대에 대한 관심이 필요하다. 이에 본 연구는 이클립스(Eclipse)를 이용하여 초소수력 발전량을 가시화하는 지도를 담는 애플리케이션을 개발하였다. 이를 통해 먼저 대상지점을 선택하고 미 공병단에서 제공하는 HEC-HMS으로 산출한 확률 설계유량으로 발전용량을 산정한 후 경제성 분석을 수행할 수 있다. 시범지역으로 강수량이 풍부한 강원도 영월군을 선정한 후, 국가수자원관리종합정보에서 제공하는 기초자료를 이용하여 초소수력 발전 잠재량 분석을 수행하였다. 본 연구 결과로 대상지점의 예상발전량, 연간전기생산량, 경제성분석 등을 단시간에 평가할 수 있고, 전국을 대상으로 잠재되어 있는 초소수력 발전 가능지역을 선별하는데 활용될 것으로 기대된다. 또한 간편하게 발전 가능지역을 선별할 수 있기 때문에 초기 투자비용을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1342-1343
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• 2011

댐체를 통해 하류 관개용수로 무효방류되는 수자원을 활용한 초소수력 발전가능성에 관한 고찰을 통해 개발 가능한 신재생 에너지 발굴 및 경제성과 타당성에 대하여 검증해 보고자 한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제11권5호
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• pp.104-108
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• 2012

Recently, small scale hydropower needs to be developed due to its clean, renewable and abundant energy resources. However, suitable draft of hydro-turbine body in combination with differences in wheel blade shapes is not determined yet in the range of small hydropower and it is necessary to study for the effective draft in combination with type. Therefore, watermill shaped of 250mm diameter. hydro-turbine aiming 20 watt class generator is adopted in this study because of its simple structure and high possibility of applying to small hydropower. The result shows that effective draft for the turbine body is variable concerning the size of turbine and flow rate of water. Thus, the difference of water depth between fore and aft turbine body contributes to the increase of torque, angular momentum and power output.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.60-65
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• 2015

This paper deals with performance characteristics and efficiencies of Pelton turbine can be applied as one of ERDs (Energy Recovery Devices) of PRO (Pressure Retarded Osmosis) system for desalination. The objective of this study is experimentally estimating the performance of micro-scale Pelton turbine for PRO pilot plant. Especially the performance characteristics with variations of jet nozzle diameter of Pelton turbine are discussed in detail. In order to do this, lab scale test rig of Pelton turbine was made for performance test, which includes water tank, Pelton wheel with buckets, jet nozzle and torque brake and so on. The parameter effects related on Pelton turbine's efficiency were investigated and discussed on the influence of the variations of load and speed ratio.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2012년도 제46차 하계학술발표논문집 20권2호
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• pp.257-260
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• 2012

소수력 발전은 대체에너지의 일환으로 공해가 없고 작동의 신뢰도가 높아 신재생에너지 연구개발과 관련하여 소수력발전에 대한 관심이 높아지고 있으나, 기존의 대수력용 수차와는 달리 소수력용 수차 및 주변 시스템의 설계법이 근래 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 수차의 크기 및 수차의 잠김 정도가 일정한 유량과 유속에 대하여 수차의 각 운동량, 즉 출력에 미치는 영향에 대하여 분석하고 이를 토대로 수차의 적정 설치기준 및 수차를 제어하기 위한 제어용 소프트웨어를 마련하기 위하여 실험 환경을 구성하고, 구성된 실험 환경에서 자료 취득을 하기 위한 전자 회로 및 소프트웨어를 구성하고, 구성된 장치와 환경에서 취득한 자료가 유효함을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권4호
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• pp.76-86
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• 2019

The cross-flow turbine is a key hydraulic power system that is widely due to low costs, high efficiency, and low maintenance. In particular, the cross-flow turbine considered as the most suitable turbine for low head situations as it is known to operate down to 5 m of water head. However, the conventional cross-flow turbine is unsuitable for ultra-low head situations with less than a 3 m water head. In this study, we propose an inverted-type cross-flow turbine to overcome the limitations of conventional cross-flow turbines under ultra-low head situations. First, we described the limitations of conventional turbines and suggested a new turbine for the ultra-low head circumstances. Second, we investigated the performance of the new turbine using CFD analysis. Results demonstrated the effects of the design parameters, such as number of blades and rotor diameter ratio, on the performance of the suggested turbine. As a result, we developed an inverted-type cross-flow turbine with up to 60% efficiency under low water head conditions.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권2호
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• pp.107-119
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• 2021

The cross-flow turbine is one of the most famous and widely used hydraulic power systems for a long time. The cross-flow turbine is especially popular in many countries and remote regions where off-grided because of its many benefits such as low cost, high efficiency at low head, simple structure, and easy maintenance. However, most modern turbines, including the cross-flow turbine, are unsuitable for the ultra-low head situation, known as less than 3m water head or zero head with over 0.5m/s flow velocity. In this study, we demonstrated a 20kW class inverted-type cross-flow turbine's performance. First, we reevaluated our previous studies and introduced how to design the inverted-type cross-flow turbine. Secondly, we fabricated the 20kW class inverted-type cross-flow turbine for the performance test. And then, we designed a testbed and installed the turbine system in the demonstration facility. In the end, we compare the demonstration with its previous CFD results. The comparing result shows that both CFD and real model fitted on guide vane angle at 10 degrees. At the demonstration, we achieved 42% turbine efficiency at runner speed 125 RPM.

• 한국가시화정보학회지
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• 제13권1호
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• pp.49-53
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• 2015

Recently, researches for droplet impact phenomena have been faced a new phase in the direction of studying the effect of complex external conditions (e.g. wettability, temperature, morphology, electric field, etc.) for depth understanding and precise controlling in various applications. Hence, here we investigated the electrified droplet impact phenomena, because there were few quantitative researches for electrified droplet impact when we considering many real applications such as electrospray, electrohydrodynamic (EHD) jet printing. To observe interaction effect of surface charge between substrate and droplet simultaneously, micro-droplets with various Reynolds number (Re) and Weber number (We) were dripped on super-hydrophobic surface with existence and nonexistence of electrical surface charge. It shows three kinds of impact behaviors, fully bouncing, partial bouncing, and splashing with different We. Also, charged droplet bounced higher on electrically charged surface than on non-charged surface. Additionally, transition regions of three impact behaviors were classified quantitatively with water hammer pressure value, which means instant pressure inside droplet at the impact moment.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.113-121
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• 2013

본 논문에서는 사각형 개수로에서 수차 흘수 변화에 따른 회전 효율 파악을 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 수차를 이용한 개수로 초소수력발전에서 수차의 최고 효율을 얻는 것은 매우 중요하나 개수로의 흐름에서 자유 수표면의 존재와 수로벽에 존재하는 마찰로 인하여 불균일한 유속 분포를 갖기 때문에 복잡한 요소로 인하여 이를 수학적으로 계산해 내지 못하고 있다. 본 논문에서는 실제와 비슷한 사각형 개수로 모형을 만들어 물리적 시뮬레이션을 수행하되 모형 환경에 자동 제어 장치를 부착하고 컴퓨터 프로그램을 통하여 2단계 유량 변화, 3단계 기울기 변화를 줄 수 있을 뿐 아니라 수로로 흐르는 물의 깊이를 잴 수 있게 하고, 물 깊이를 통한 10단계 흘수 변화에서 각 단계마다 30회씩 4회 시뮬레이션을 수행하고, 자료를 수집하고 분석하여 유량과 수로의 기울기, 흘수 변화에 따른 수차 회전 효율 특성의 다양한 경향을 확인하였다.