• 한국정밀공학회지
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• 제33권2호
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• pp.157-163
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• 2016

The empirical evaluation of grid-connected tidal current generation system is presented in this paper. The Ul-dol-mok in Jin-do has been estimated to have tidal power of 1GW. In order to experiment, HAT (Horizontal Axis Turbine) 3-blade and 20kW grid-connected tidal current generation system was established at Ul-dol-mok in Jin-do. To generate power of generator, the speed reference of the PMSG is generated from the Cp curve and TSR (Tip Speed Ratio) of the designed turbine. The control of the converter connected to the grid is controlled to regulate unity power factor. The result showed that the turbine efficiency and system efficiency is 37 % and 31 %. This was achieved that target rate is 30 %, 20 %, respectively.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제4권3호
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• pp.241-255
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• 2012

Three types of 100 kW-class tidal stream turbines are proposed and their performance is studied both numerically and experimentally. Following a wind turbine design procedure, a base blade is derived and two additional blades are newly designed focusing more on efficiency and cavitation. For the three designed turbines, a CFD is performed by using FLUENT. The calculations predict that the newly designed turbines perform better than the base turbine and the tip vortex can be reduced with additional efficiency increase by adopting a tip rake. The performance of the turbines is tested in a towing tank with 700 mm models. The scale problem is carefully investigated and the measurements are compared with the CFD results. All the prediction from the CFD is supported by the model experiment with some quantitative discrepancy. The maximum efficiencies are 0.49 (CFD) and 0.45 (experiment) at TSR 5.17 for the turbine with a tip rake.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.236.1-236.1
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• 2010

Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Due to the high tidal range of up to 9.7m on the west coast of Korea, numerous tidal current projects are being planned and constructed. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system, and its performance is determined by various design variables. In this paper, a design guideline of current generating HAT rotor and acceptable field rotor in offshore environment is proposed. To design HAT rotor model, wind mill rotor design principles and turbine theories were applied based on a field HAT rotor experimental data. To verify the compatibility of the rotor design method and to analyze the properties of design factors, 3D CFD model was designed and analysed by ANSYS CFX. The analysis results and findings are summarized in the paper.

• 신재생에너지
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• 제5권2호
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• pp.3-8
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• 2009

Tidal current power system is one of ocean renewable energies that can minimize the environmental impact with many advantages compared to other energy sources. Not like others, the produced energy can be precisely predicted without weather conditions and also the operation rate is very high. To convert the current into power, the first device encountered to the incoming flow is the rotor that can transform into rotational energy. The performance of rotor can be determined by various design parameters including numbers of blade, sectional shape, diameter, and etc. The stream lines near the rotating rotor is very complex and the interference effects around the system is also difficult to predict. The paper introduces the experiment of rotor performance and also the fundamental study on the characteristics of three different rotors and flow near the rotor by CFD.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권2호
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• pp.105-111
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• 2010

조류발전용 HAT 임펠러 설계에 대한 성능 비교 연구를 통하여 설계 개선방향에 대하여 고찰해 보았다. 기존의 조류발전용 임펠러는 풍력에서 사용하고 있는 설계 개념을 그대로 사용하는 경향이 있으며 밀도 차이가 크고 풍력과는 다른 조류발전의 특성을 고려하여 새로이 설계된 임펠러와 기존의 임펠러를 비교하였다. 향후 계산에 의한 비교 뿐 아니라 실험 그리고 경사류등과 같은 특수한 경우에 대한 검증을 수행할 계획이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.17-25
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• 2020

본 연구에서는 1 MW급 수평축 조류발전기의 출력 및 유동특성을 분석하기 위해 3차원 레이놀즈 평균 나비어-스톡스 해석을 수행하였다. 난류해석을 위해 SST(shear stress transport) 난류모델을 사용하였고, 유동해석을 위한 계산영역은 육면체격자로 구성하였으며, 최적의 격자 크기를 결정하기 위하여 격자 의존성 시험을 수행하였다. 터빈의 노즈 형상 및 유입각도, 그리고 타워 구조물의 영향을 분석하였다. 노즈 형상의 경우 노즈의 직경 대비 축방향 길이의 비가 증가할수록 터빈 출력이 향상되는 결과를 확인할 수 있었고, 유입각도가 약 15° 이상에서는 터빈의 성능이 약 10% 이상 감소하는 것을 확인하였다. 또한 타워 구조물에 의하여 하류식 터빈의 경우 상류식 터빈에 비하여 성능이 1% 감소함을 알 수 있었다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권5호
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• pp.586-592
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• 2014

본 연구에서는 BEMT(Blade Element Momentum Theory)에 의해 우선 정격 출력 100 kW인 수평축 조류 발전용 단일 터빈에대한 기본 형상 설계를 진행하고, CFD 해석을 통해 블레이드 주변 유동특성 파악 및 출력 성능 예측을 하였다. 기본적인 에어포일은 FFA-W3-301, DU-93-W210, NACA-63418을 사용하였다. 이를 바탕으로 상반회전 터빈의 특성을 고찰한 결과, 설계 주속비 5.17에서 최대 출력계수는 0.495이며, 터빈의 출력은 101.82 kW를 얻었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.167-173
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• 2014

본 연구에서는, 블레이드 요소-모멘텀 이론을 바탕으로, 최대 출력계수를 갖는 직경 80 cm의 실험실용 수평축 조류 터빈의 형상을 제시하고, 블레이드 피치각이 변할 때 출력계수의 변화 경향을 조사하였다. 또한 ANSYS-Fluent를 이용한 전산유체해석을 실시하여, 주어진 블레이드 피치각에 대하여 블레이드 요소-모멘텀 이론으로 계산한 출력계수를 검증하였다. 전산유체해석에는 계산 영역의 직경과 길이를 조류 터빈 반경의 15배로 하였고, 계산 영역의 경계에는 열린 경계조건을 인가하였다. 블레이드 요소-모멘텀 이론과 전산유체해석으로 계산한 조류 터빈의 최대 출력계수 약 48%로 서로 잘 일치하였다. 블레이드 피치각을 증가한 경우에는 두 방법으로 산출한 출력계수가 모두 감소하는 경향을 보였고, 그 값들도 서로 유사하였다. 이로부터, 블레이드 요소-모멘텀 이론을 기반으로 설계한 조류 터빈 형상 및 다양한 조건에서 대한 출력계수의 신뢰성을 확인하였다.