• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.155-162
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• 2010

Recently, due to high oil prices and environmental pollution issues, interest of alternative energy development increases and the related research is widely conducted. Among those research activities the tidal stream power generation utilizes the tidal flow as its mechanical power resource and less depends on the environmental condition for installation and operation than other renewable energy resources. Therefore the amount of power generated is quite consistent and straightforward to predict. However, research on the tidal stream energy conversion turbine is rarely found. In the present study, two numerical methods were developed and compared for the open water Momentum Theory, which is widely used for wind turbines, was adopted. The moving reference frame method for Computational Fluid Dynamis solver were also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 전기공동학술대회 논문집
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• pp.79-79
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• 2011

The oceans are an untapped resource, capable of making a major contribution to our future energy needs. In the search for a non polluting renewable energy source, there is a push to find an economical way to harness energy from the ocean. Tidal stream is one of ocean energy form that is being investigated as potential source for power generation. Tidal current turbines are therefore designed as conversion machinery to generate power from tidal currents. A study on energy extraction from tidal currents is presented in this paper.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제1권2호
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• pp.64-69
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• 2009

The two-dimensional unsteady flow around a vertical axis turbine for tidal stream energy conversion was investigated using a computational fluid dynamics tool solving the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations. The geometry of the turbine blade section was NACA653-018 aiifoil. The computational analysis was done at several different angles of attack and the results were compared with the corresponding experimental data for validation and calibration. Simulations were then carried out for the two-dimensional cross section of a vertical axis turbine. The simulation results demonstrated the usefulness of the method for the typical unsteady flows around vertical axis turbines. The optimum turbine efficiency was achieved for carefully selected combinations of the number of blades and tip speed ratios.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.165.1-165.1
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• 2011

In the present study, two numerical methods were developed and compared for the performance prediction of the horizontal axis energy conversion turbine. The Blade Element Momentum Theory was adopted, and the rotating reference frame method for Computational Fluid Dynamics solver was also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-82
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• 2011

해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 특히 우리나라는 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이며, 이를 이용하기 위해서는 각 해역에 적합한 조류에너지 변환 장치의 개발이 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계하였다. 또한 블레이드 국부위치에서 주속비에 따른 Prandtl의 날개 끝 손실 변화를 비교하였으며, 정격 날개 끝 속도비에서 NACA63812를 사용하여 설계된 로터 블레이드의 동력계수는 0.49로 우수한 성능을 나타내었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.85-92
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• 2013

최근 기후변화를 초래하는 화석연료의 사용을 감축하는 세계적 추세와 함께 에너지의 안정적 공급을 위해 많은 노력이 요구되고 있다. 또한 2012년부터는 500 MW 이상의 전기를 생산하는 에너지사업자는 신재생에너지 의무할당제의 적용을 받는다. 조류자원은 최근 각광을 받고 있는 신재생에너지이며, 이러한 조류자원은 매우 크지만 제한된 지역에 분포하고 있으므로 조류에너지를 효과적으로 이용하기 위해서는 반드시 기술적, 경제적인 측면의 평가가 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 부남군도 해역에 부존하는 조류자원 실용화 기술개발을 위하여 조류에너지원에 대한 자료수집 등의 현황분석과 수치모델을 이용한 시뮬레이션 등을 통하여 조류에너지 분포도를 조사하고 이용 가능한 연간 에너지 생산량을 산정, 조류발전기를 모듈화 하여 최적의 조류발전단지 구성기술을 개발하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.126-132
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• 2011

최근 기후변화를 초래하는 화석연료의 사용을 감축하는 세계적 추세와 함께 유엔기후협약으로 인한 에너지의 안정적 공급을 위해 많은 노력이 요구되고 있다. 따라서 조류에너지와 같은 해양자원의 이용이 주목을 받고 있으며, 이러한 조류자원은 집중된 중력에너지 형태로 존재하며, 이러한 조류에너지는 매우 크지만 제한된 지역에 분포하고 있으므로 조류에너지를 효과적으로 이용하기 위해서는 반드시 기술적, 경제적인 측면의 평가가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 완도해역에서의 조류에너지를 평가하기 위해 수심, 조석, 조류 등을 조사하고, 관측 자료를 바탕으로 완도 해역의 부존 조류에너지를 추산하고, 이용 가능한 연평균 에너지를 계산하였다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.103-115
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• 2010

현재 전 세계적으로 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 조력에너지는 다른 재생에너지의 비해 안정적인 공급이 가능한 고급 자원이다. 본 논문에서는 조력에너지 대한 세계적인 연구 및 개발 동향을 고찰하였고 시화호 조력발전소와 울돌목 조류발전소의 경제성을 분석하였다. 댐 방식 조력발전은 경제성과 기술적 신뢰성이 있으나 상당한 환경적 논쟁이 있다. 반면, 조류식 조력발전은 완전한 상용화를 이루지 못하고 있으나 환경적 폐해가 거의 없는 것으로 평가되어 댐 방식 보다 더 많은 연구가 진행되고 있다. 시화호 조력발전인 경우 발전단가는 약 67.3원/kWh, 여기에 시화호의 조성비용을 추가로 고려할 경우 254원/kWh로 계산되었다. 반면 울돌목 조류발전의 발전단가는 약 400원/kWh로 이는 조류발전 기술이 성장 단계라 장비와 건설비용이 비싸고, 또한 아직 규모의 경제성이 적용되지 못한 결과라 하겠다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권2호
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• pp.61-70
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• 2013

조류발전용 수직축터빈(VAT)의 3차원적인 유체동력학적 성능을 효과적으로 예측할 수 있는 연구를 진행하였다. 수치해석은 2차원과 3차원으로 수행하였으며 이를 통해 물리적 유동현상의 차이를 파악하였다. 3차원 효과는 주로 날개 끝단에서 발생하는 날개끝 보오텍스가 주된 원인으로서, 이로 인해 터빈 날개가 내어주는 양력이 손실되고 회전하는 터빈은 토크가 감소하였다. 이러한 현상은 본 연구에서 채택한 통상적인 수직축 터빈의 스팬-직경비 범위에서 상당한 수준으로 나타남을 확인하였다. 본 연구에서는 대상 터빈을 선정하고 2차원으로 성능해석 후 3차원 효과를 보정하는 비교적 간단하고 효과적인 방법을 제안하였다.