• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.318-328
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• 1991

본고는 진동수주(Oscillating Water Column:OWC)와 에어터어빈으로 구성된 고정식 파력발전장치의 특성파악을 위한 실험적 연구를 다루고 있다. 실험의 단순화를 위하여 에어터어빈은 이에 등가한 압력강하를 주는 와이어메쉬 스크린으로 대치하여 챔버내 공기유동 및 파랑운동간의 상호작용을 시뮬레이션하였다. 실험은 예인수조에 설치된 조파기를 이용하여 주파수 범위 0.22-0.75Hz인 규칙파 중에서 실시되었다. 실험결과는 홍도천 등 [4]의 2차원 포텐시얼 수치해석결과와 비교되었으며, 상호 잘 일치된 결과를 줌을 확인할수 있었다. 와이어메쉬 스크린을 사용한 공기터어빈의 시뮬레이션 결과로부터 OWC챔버에 미치는 스크린의 영향은 본 연구에서 설정한 실험범위 내에서는 무시할 만한 것으로 나타났다. 정성적으로 볼때 본 형상을 갖는 약 6m정도의 시제품을 제작한다면 주파수 0.3Hz 이내의 해양파중에서 실제 사용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.182-188
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• 2014

진동수주형 파력발전시스템의 성능은 OWC챔버의 형상 뿐만 아니라 입사파의 각도와 터빈의 효과로 인한 압력강하등과 같은 작동환경의 영향도 받는다. 기존의 대부분 연구들은 파랑에너지 흡수효율에 초점을 맞췄기 때문에 입사파 방향이 OWC챔버 입구면과 직각을 이룬다는 가정 하에 수행되었다. 하지만 실해역에서는 입사파가 해양환경에 따라 사파의 형태로 입사하게 될 것이고, 고정식 구조물인 경우에는 그 영향이 더욱 지배적이다. 본 논문은 실험 및 수치해석적인 방법으로 사파중 OWC챔버의 성능에 대하여 고찰하였다. 실험은 3차원 조파수조를 이용하여 다양한 입사파 각도조건에서 수행하였다. 터빈의 영향을 고려하기 위하여 오리피스를 적용하여 챔버내 진동수주의 수위 변동을 계측하였다. VOF모델을 기반으로 한 수치조파수조를 구축하여 실험과 동일한 조건으로 계산을 수행하여 실험결과와 비교분석하여 공기실과 그 인근의 유동변화를 고찰하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제36권4호
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• pp.280-294
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• 2022

This study reviews the recent development and research results of a fixed oscillating water column (OWC) wave energy converter (WEC). The OWC WEC can be divided into fixed and floating types based on the installation location and movement of the structure. In this article, the study on a stationary OWC WEC, which is close to commercialization through the accumulation of long-term research achievements, is divided into five research categories with a focus on primary energy conversion research. These research categories include potential-flow-based numerical analysis, wave tank experiments, computational fluid dynamics analyses toward investigation of fluid viscous effects, U-shaped OWC studies that can amplify water surface displacement in the OWC chamber, and studies on OWC prototypes that have been installed and operated in real sea environments. This review will provide an overview of recent research on the stationary OWC WEC and basic information for further detailed studies on the OWC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.621-625
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• 2007

Oscillating wave amplitude in a bottom-mounted owe chamber designed for wave energy converter is investigated by applying characteristic wave conditions in Korean coastal water. The effects of shape parameters of OWC chamber in a view of wave energy absorbing capability are analyzed. Both experimental and numerical approaches are adopted and their results are compared to optimize the shape parameters which can result in a maximum power production under given wave distribution. The experiment was carried out in a wave flume under 2-D assumption of OWC chamber. In numerical scheme, the potential problem inside the chamber is solved by use of the Green integral equation associated with the Rankine Green function, while outer problem with the Kelvin Green function taking account of fluctuating air pressure in the chamber. Air duct diameter, chamber width, and submerged depths of front skirt and back wall of chamber changes the magnitude and peak frequency of wave absorption significantly.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.202-205
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• 2002

The motion of a floating body with multiple owe chambers in waves is studied taking account of fluctuating air pressure in the chambers. The atmospheric pressure drop in one chamber is interrelated with the drop in the other chamber. Velocity potential in the water due to the free surface oscillating pressure patches is calculated by making use of the hybrid Green integral equation. The chamber motion in the frequency domain is calculated for various values of parameters related to the atmospheric pressure drop in the multiple chambers.

• 한국해양공학회지
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• 제22권2호
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• pp.1-6
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• 2008

Recently Oscillating Water Column (OWC) plants have been widely employed in wave energy conversion applications. It is necessary to investigate the chamber and optimize its shape parameters for maximizing air flow and energy conversion due to wave conditions. A 2D numerical wave tank based on a Fluent and VOF model is developed to generate the incident waves and is validated by theoretical solutions. The oscillating water column motion in the chamber predicted by the numerical method is compared with the available experimental data. Several geometric scales of the chamber are calculated to investigate the effect of the shape parameters on the oscillating water column motion and wave energy conversion.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.12-17
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• 2010

OWC 파력발전장치는 에너지 변환장치로 널리 사용되고 있고 공기실의 작동성능을 향상시키기 위하여 파랑집중장치를 고안 하였다. 본 논문에서 사용된 수치조파수조는 two-phase VOF모델을 기반으로 하여 구현되었고 재생된 규칙 입사파는 공기실까지 전달되어 내부의 왕복 유동장을 형성하게 하였다. 수치조파수조는 연속방정식, Reynolds-averaged Navier-Stokes방정식, two-phase VOF 법으로 구성 되였고 standard k- 난류모델, 유한체적법, NITA-PISO 알고리즘 그리고 dynamic mesh기능을 채택하였다. OWC 공기실 파랑집중장치의 성능에 대하여 수치적으로 고찰하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-180
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• 2007

파력에너지 변환을 위해 설계된 착저식 진동수주형 공기실 내의 파진폭 변화를 우리나라 연안의 특징적인 파랑 조건을 적용하여 조사하였다. 진동수주형 공기실의 형상인자가 파력에너지 변환에 미치는 영향을 파력에너지의 흡수 효율 관점에서 분석하였다. 실험적 및 수치적 접근법을 함께 사용하여 그 결과들을 상호 비교하였으며, 주어진 파랑 분포 하에서 파력에너지 흡수가 최대가 되는 형상인자들의 최적화를 목적으로 연구가 수행되었다. 실험은 공기실의 이차적원 형상을 가정하여 이차원 조파수조에서 실시되었으며, 수치적 해석은 공기실 내에서는 변동하는 공기압을 고려할 수 있도록 Rankine Green 함수를 적용하고 공기실 밖에서는 Kelvin Green 함수를 적용하는 합성 적분방정식에 기초하여 수행되었다. 공기실 상부의 덕트 직경, 공기실 폭, 공기실 전면벽 및 후면벽의 깊이는 흡수되는 파력에너지의 크기와 정점 주기를 민감하게 변화시키는 주요한 형상인자들임을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.253-262
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• 2018

진동수주형(OWC) 파력발전구조물(WEC)은 진동수주실 내의 수위진동에 의해 발생된 공기흐름을 Power-Take-Off (PTO) 시스템을 통해 전기에너지로 회수하는 시스템이다. 일반적으로 PTO 시스템에서 높은 공기유속을 획득하기 위해서는 해수에 비해 상대적으로 적은 단면적을 갖는 공기실이 요구되므로 정확한 공기유속을 모의하기 위해서는 3차원적인 해석이 요구된다. 본 연구에서는 불규칙파동장을 대상으로 해수소통구를 구비한 진동수주형 파력발전구조물의 동적응답을 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 기반의 OpenFOAM 및 FOAM 확장 커뮤니티를 위한 파동장 해석을 위해 개발된 OLAFLOW를 적용하였다. 선행연구와 동일한 형상의 해수소통구와 OWC-WEC에 불규칙파랑이 입사한 경우 공기실 내에서 3차원공기흐름과 구조물 주변에서 파랑변형 및 해수소통구 내에서 3차원해수흐름 등에 관한 변동특성을 논의하였다. 이로부터 유의파에 대한 Ursell 수가 클수록 공기실 내 최대 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.212-219
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• 2004

The effect of frequency and amplitude of the OWC (Oscillating Water Column) motion on the nonlinear reaction forces in an air duct arc studied experimentally. Experimental OWC model is idealized as a simple circular cylinder with an orifice type air duct located at the middle of the top rid. Reaction forces due to forced heave oscillation are measured and analyzed. By subtracting the effect of inertia forces and restoring forces, pneumatic damping force and added spring force are deduced. The effects of the frequency and amplitude of the heave motion are discussed. Also, the effects of solidity of the duct on the reaction forces are discussed.