• 한국항해항만학회지
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• 제31권10호
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• pp.845-852
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• 2007

OWE형 파력발전장치는 해수면의 승강운동을 공기실 내의 공기 흐름으로 전환하고 이를 터빈의 구동력으로 사용하는 발전장치이다. 파랑에너지가, 터빈으로 유입되는 공기에너지로 전환하도록 하는 공기실의 내부 수위의 주기적 변동은 상하대칭이 이루어지지 않고, 공기실 내 공기 유동의 압축과 팽창 과정에서 유량차가 발생하게 된다. 본 논문에서는 이를 이용하여 보다 많은 유량을 임펄스터빈의 압력면으로 유도하여 날개의 압력면과 흡입면의 압력차를 크게 하는 Staggered Blade의 적용에 대해 검토하고 그에 대한 성능 해석을 수행하였다. 터빈의 압력면으로의 공기 흐름을 제어하기 위해 Self-Pitched Blade(가변 피치 날개)를 제안하였고, 이러한 유량차를 토대로 동 조건에서 최대의 발전량과 최고 효율의 터빈을 설계하고자 하는데 그 목적이 있다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.187-191
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• 2003

The motion and time-mean drift force of a 2-D floating BBDB in waves are studied with and without taking account of fluctuating air pressure in the air chamber. It has been found numerically that the drift for a of the BBDB is in the reverse direction of propagation of the incident waves over specific frequency ranges as found by McCormick through his experiment work. The drift force is calculated by Pinkster's near-field method. Since Maruo's formula method for the drift force is always positive, Maruo's formula is only approximate and should be replaced by the correct near-field method.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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• pp.123-124
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• 2007

파력발전은 파랑에너지를 이용하여 유용한 에너지를 얻어내는 것인데, 본 논문에서는 그 가운데 진동수주 (Oscillating Water Column)형을 연구 대상으로 취하였다. 이는 외해에서의 파랑에너지를 공기실에 유입 집중시켜 공기실 내 수면의 승강운동을 증폭시키고 이로 인해 발생한 공기실 내의 공기 흐름을 터빈의 구동력으로 사용하는 것을 말한다. 적지 선정과정에서 채택된 곳의 설계파고를 바탕으로 원하는 정격출력인 500kW를 얻어낼 수 있도록 유량과 임펄스 터빈의 최적 직경을 산출하고자 하였는데 개념설계된 파력발전장치의 덕트가 쌍동형 형태를 취하고 있으므로 한 터빈당 250kW급을 목표 발전용량으로 하였다. 지난 연구를 통해서 기 작성된 터빈 성능도표를 활용하여, 본 연구에서는 1차적으로 임펄스 터빈의 개략적인 직경 및 유량을 구하고, 터빈의 자기 기동 특성을 고려하여 최종적인 형상을 구체적으로 도출하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권5호
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• pp.456-465
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• 2016

In order to optimize the performance of a Wells turbine with fixed guide vanes, the designs of an end plate and a ring on the tip of the turbine rotor are proposed as penetrating blade tip treatments. In this study, numerical investigations are made using computational fluid dynamics (CFD)-based ANSYS Fluent software, and validated by corresponding experimental data. The flow fields are analyzed and non-dimensional coefficients $C_A$, $C_T$ and ${\eta}$ are calculated under steady-state conditions. Numerical results show that the stalling phenomenon on a ring-type Wells turbine occurs at a flow coefficient of ${\phi}=0.36$, and its peak efficiency can reach 0.54, which is 16% higher than that of an unmodified turbine and 9% higher than in the case of an endplate-type turbine. In addition, quasi-steady analysis is used to calculate the mean efficiency and output work of a wave cycle under sinusoidal flow conditions. As a result, it has been found that the ring-type turbine is superior to other types of Wells turbines.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.23-30
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• 1993

파력발전용 웰즈터어빈의 유체역학적 성능파악을 위한 이론 및 실험적연구를 다루고 있다. 터어빈에 의한 압력강하, 토오크 및 효율을 구하기 위하여 2차원 캐스캐이드 이론을 사용하였는데, 터어빈은 비정상 왕복류중에서 일정한 속도로 회전한다고 가정하였다. 실험은 파의 운동에 대응하는 왕복류를 생성시켜주는 파도 시뮬레이터 내에서 실시되었다. 여러 작동조건에서 계측된 터어빈 성능특성치들은 웰즈터어빈의 전반적인 특성을 파악하기 위하여 수치적으로 구한 값들과 비교되었고 비교적 서로 잘 일치하는 결과를 얻었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.171-181
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• 2011

최근 생산비용을 절감하고 고밀도의 해양에너지발전시스템을 구축하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 방재와 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 가장 효율적인 에너지의 변환시스템으로 널리 알려져 있는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 curtain식 저반사구조물에 대해 단주기파랑의 작용하에서 공기터빈에 직접 작용하는 압축공기의 흐름속도와 구조물에 작용하는 파압에 관한 특성을 3차원수치실험으로부터 검토한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사파고의 변화와 curtain wall의 침수심에 따른 압축공기의 속도변화 및 작용파압의 특성을 확인하였고, 더불어 반사율이 최소가 되는 주기에서 압축공기의 최대속도가 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.225-243
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• 2014

단독의 파력발전 변환장치(WEC)를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 WEC를 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되고 있다. 본 연구는 방파제로 연구 개발된 압축공기 주입식 방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우 방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토한다. WEC로써의 기능을 검토하기 위해서는 압축공기실에서 유출되어 WEC로 유입되는 압축공기 흐름속도가 정확히 평가될 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을, 압축공기 흐름해석에 Boyle법칙과 단열변화과정에 기초한 상태방정식을 각각 적용하여 수치시뮬레이션을 수행한다. 이로부터 얻어진 해의 타당성은 여러 형태의 구조물에 대한 기존의 수치해석결과 및 실험결과와의 비교로부터 검증되며, 실제의 수치해석에서는 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 고정식 및 부체식의 방파제에서 여러 파라미터들의 변화에 따른 파랑변형율, 구조물의 운동 및 공기흐름속도의 특성을 규명한다. 또한, 풍력발전시스템을 본 구조물에 복합적으로 적용할 수 있으므로 파력과 풍력을 동시에 구비한 복합발전시스템의 방파제로도 기대될 수 있다.