• 한국해양공학회지
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• 제20권2호
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• pp.22-28
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• 2006

The motion and wave drift forces of floating BBDB (backward-bent duct buoy) wave energy absorbers in regular waves are calculated, taking account of the oscillating surface-pressure due to the pressure drop in the air chamber above the oscillating water column, within the scope of the linear wave theory. A series of model tests has been conducted in order to order to verify the motion and time mean wave drift force reponses in regular waves at the ocean engineering basin, MOERI/KORDI. The pneumatic damping through an orifice-type duct for the BBDB wave energy device are deducted from experimental research. Numerical simulation for motion and drift force responses of the BBDB wave energy device, considering pneumatic damping coefficients, has been carried out, and the results are compared with those of model tests.

• 한국해양공학회지
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• 제26권6호
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• pp.53-58
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• 2012

An experimental study on the hydrodynamic performance of a backward bent duct buoy (BBDB) was performed in a 2D wave tank. The BBDB is one of the promising oscillating water column (OWC) types of floating wave energy converters. Two different corner-shaped BBDBs (sharp-corner and round-corner) were used to measure the maximum chamber surface elevations and body motions for various incident wave conditions, and their hydrodynamic characteristics were compared. In order to investigate the effect of the pneumatic pressure inside the chamber, the heave and pitch angle interacted with elevations were compared for both open chamber and partially open chamber BBDBs. From the comparison study, the deviation in the chamber surface elevations between the two shapes of BBDBs was found to be significant near the resonance period, which may be explained by viscous energy loss. It was also found that the pneumatic pressure noticeably affected the chamber surface elevation and body motions.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.242-252
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• 2018

진동수주형의 파력발전구조물(OWC-WEC)는 파랑에너지 흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 이 장치는 공기실 내부에서 해수면의 상 하운동을 공기흐름으로 변환하고, Wells 터빈으로 대표되는 터빈의 구동력으로부터 전기에너지가 생산된다. 따라서, 높은 전기에너지를 얻기 위해서는 공기실 내부에서의 수면변동에 피스톤모드의 공진을 유발시켜 수면진동을 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 해수소통구를 구비한 신형식의 OWC-WEC를 상정하고, 구조물에 의한 파랑변형, 공기실 내에서 수면변동과 노즐에서 공기유출속도 및 해수소통구에서 해수흐름속도를 수치해석적으로 상세히 평가한다. 수치해석모델은 Navier-Stokes solver의 혼상류해석기법에 기초한 공개 CFD code인 OLAFLOW 모델을 적용하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 실험결과 및 수치해석결과와를 비교 논의한다. 본 연구의 범위 내에서 Ursell수가 커질수록 노즐에서 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다 등의 중요한 사실을 알 수 있었다.

• 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.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.305-314
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• 2017

단독의 파력발전변환장치를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되어 왔다. 본 연구는 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서와 같이 부유식방파제로 연구 개발된 공기주입식 부유식방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우를 대상으로 부유식방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토하였다. 여기서, 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서는 공기실내에서 공기의 동적거동에 단열변화에 따른 압축성을 고려한 반면에 본 연구에서는 비압축성의 경우에 구조물의 고정시 혹은 부유시에 각각에 대한 파랑변형율, 공기흐름속도 및 구조물의 운동을 검토하였으며, 공기의 동적거동에 대한 압축성의 고려여부에 따른 결과의 차이를 논의하였다. 수치해석법으로는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을 적용한다. 얻어진 모든 해석결과에 따르면 공기압축성을 고려한 전편의 연구와 거의 동일한 결과를 나타내었으며, 따라서 공기실내에서의 공기거동해석에 압축성을 고려하지 않는 본 해석이 보다 효율적이고, 유용한 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권6호
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• pp.597-601
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• 2013

최근 해양시설물용 파력발전시스템은 본래 기능과 연계한 하이브리드 형태로 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 이 중 방파제에 설계된 진동 수주형 파력발전시스템의 경우, 기존의 방파제의 기능에 더불어 터빈을 통해 파랑에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기능을 갖는다. 이러한 형태의 발전 시스템은 해수를 손실 없이 최대한 많이 유입되도록 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 유입구 형상에 따른 파력발전시스템의 출력 특성에 대해 기술하였다. 또한 일반적인 해양 구조물인 방파제에 부착된 진동수주형 웰즈터빈 모델을 시뮬레이션 하여 유입구 곡면 각도에 따라 변화하는 유입량과 해수속도 그리고 그에 따른 웰즈터빈의 출력을 측정하였다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 바탕으로 하여 에너지 변환 효율을 높이기 위한 유입구 형상을 제안하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.268-273
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• 2004

A study on experimental method of the model test for the impulse turbine is carried out. the wave simulator is used to reproduce the real wave condition. It controls two parameter correspond to wave height and wave frequency. The optimum design which is reported by T. Setoguchi is manufactured and tested for the validation of our test facilities. The comparison of model test show that our facilities produce little bit higher efficiency at maximum efficiency point. To increase the efficiency of turbine, the new rotor with negative tip clearance is designed and being tested.

• Ocean Systems Engineering
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• 제13권1호
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• pp.21-41
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• 2023

Decarbonization and energy transition can be considered as a main concern even for the oil industry. One of the initiatives to reduce emissions under studies considers the use of renewable energy as a complimentary supply of electric energy of the production platforms. Wind energy has a higher TRL (Technology Readiness Level) than other types of energy converters and has been considered in these studies. However, other types of renewable energy have potential to be used and hybrid concepts considering wind platforms can help to push the technological development of other types of energy converters and improve their efficiency. In this article, a preliminary hydrodynamic assessment of a new concept of hybrid wind and wave energy conversion platform was performed, in order to evaluate the potential of wave power extraction. A multiple OWCs (Oscillating Water Column) WEC (Wave Energy Converter) design was adopted for the analysis and some simplifications were adopted to permit using a frequency domain approach to evaluate the mean wave power estimation for the location. Other strategies were used in the OWC design to create resonance in the sea energy range to try to maximize the potential power to be extracted, with good results.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.150-152
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• 2019

본 연구에서는 3차원 수치조파수조기법을 이용하여 연안 구조물로 인한 파동장의 변화가 진동수주 파력발전장치의 유체동역학적 성능에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 진동수주 파력발전장치는 선형 압력강하모델을 도입을 통해 시간에 따른 터빈-진동수주실간의 연성효과를 고려하여 수치적으로 모사하였다. 방파제 모델의 고려유무에 따라 반사특성의 변화로 인해 진동수주실 주변의 유동분포는 서로 다른 것으로 나타났다. 방파제로부터 포획된 파랑에너지는 방파제 전면의 평면상에 공간적으로 분포되었는데, 진동수주실 전면에 집중된 경우에 변환된 공력발전량은 급격히 높아졌다. 정상파 분포의 변화는 입사파장과 방파제의 길이의 관계에 따라 반복적으로 나타났으며, 이로 인한 진동수주실의 에너지변환 성능의 차이를 확인하였다.