• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.620-623
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• 2009

여러 해양에너지 중 유체의 빠른 흐름을 이용하는 조류발전은 서해안과 남해안에 적용하기에 적합하며 해양환경의 영향을 최소화 하면서 많은 에너지를 연속적으로 생산할 수 있는 장점이 있다. 조류발전에서 1차적으로 에너지를 변환시키는 로터는 조류발전시스템의 주요한 장치중의 하나로 여러 변수에 의해 그 성능이 결정된다. 블래이드 수, 형상, 단면적, 허브, 직경 등 여러 요소를 고려하여 로터를 설계하며, 설계정보와 실험데이터를 바탕으로 수치모델을 구현하여 실험에서 직접 계측할 수 없는 로터 주변의 유체현상 및 간섭영향 등을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 변화하는 유속에 따른 HAT 로터의 시동속도, 회전수를 측정하여 로터 형상과 허브-직경비가 다른 로터의 성능을 고찰하고, 이를 수치모델로 구현하여 로터주변 유동변화를 연구하였다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.163.1-163.1
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• 2011

세계는 지금 지구 온난화 및 화석연료의 고갈로 인해 대체 에너지 자원의 확보문제가 급속히 대두되고 있다. 이에 조류발전은 오염이 발생하지 않는 친환경 에너지원으로서, 날씨나 계절에 상관없이 항상 발전할 수 있는 신뢰성 있는 에너지이며, 높은 밀도를 가지는 작동유체가 수차에 미치는 영향 또한 크므로 지속적으로 예측이 가능한 장점을 가지고 있다. 이러한 조류에너지는 실 해역에 적용하기 위해서는 전격유효 전력이 생산 가능한 지리적 요인에 대한 고찰과 더불어 조류발전 터빈의 개념설계가 고려되어야 한다. 본 연구는 다양한 설치 공간을 형성할 수 있으며, 장, 단점이 보완될 수 있는 조류발전 터빈의 개념설계 연구 단계로서, 내부 유동 특성을 고려하여 입구를 설계하였으며, 일정한 속도로 유입되는 유량을 노즐의 장착을 통해 에너지 밀도를 높일 수 있게 된다. 이러한 개념형상 설계로 추가 작동이나, 장치의 사용 없이 양방향 발전이 가능해 진다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.87-110
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• 2020

Catamaran has recently been a choice to support a typical vertical axis turbine in floating tidal current energy conversion system. However, motion responses associated with the catamaran can reduce the turbines efficiency. The possibility to overcome this problem isto change the catamaran parameter by varying and simulating the demi-hull separations to have lower motion responses. This simulation was undertaken by Computational Fluid Dynamic (CFD) using potential flow analysis. Cases of demi-hull separation were considered, with ratios of demi-hull separation (S) to the breadth of demi-hull (B), ^S/_B of 3.45, 4.95, 6.45, 7.2 and 7.95. In order to compare to the previous works in the literature, the regular wave was set with wave height of 0.8 m. Furthermore, the analysis was carried out by irregular waves with significant wave height, H_s, of about 0.09 to 1.5 m and the wave period, T, of about 1.5 to 6 s or corresponding to the wave frequency, ω, of about 1.1 to 4.2 rad/s. The wave spectrum was derived from the equation of the International Towing Tank Conference (ITTC). For the case of turbines-loaded catamaran under consideration, the new finding is that the least significant amplitude response can be satisfied at the ratio ^S/_B of 7.2. This study indicates that selecting a right choice of demi-hull separation ratio could contribute in reducing motion responses of the tidal current turbines-loaded catamaran.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.77-83
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• 2012

수평축 조류발전 시스템에 사용되는 쉬라우드의 기하학적 형상각도별 해수의 유동장 특성을 전산유체역학을 통해 분석하였다. 쉬라우드를 포함한 전체 유동장 내 해수의 유속 분포는 일정한 조류속도조건에서 쉬라우드의 형상에 따라 크게 영향을 받으며 특히 발전성능에 직접적으로 영향을 미치는 쉬라우드 내 최대유속의 위치 및 크기는 형상 별로 큰 차이가 있다. 실린더와 디퓨저부분의 길이가 같은 실린더-디퓨저 형태의 쉬라우드에서는 실린더 영역에서 비교적 높은 유속분포가 형성되었으며 노즐과 디퓨저부분의 길이가 같은 대칭구조의 노즐-디퓨저에서는 내경이 최소인 지점에서 국부적으로 나타났다. 실린더-디퓨저 쉬라우드에서 조류속도에 비해 높은 유속이 형성되었으며 중심축상의 유속은 노즐-디퓨저와는 다르게 쉬라우드 입구 근처에서 점차 증가하기 시작하여 실린더부분의 중앙 부근에서 피크값을 지나 디퓨저에서 급격히 감소한 후 다시 일정한 속도로 유지되어 가는 특성을 나타내었다. 이러한 쉬라우드의 형상과 해수유동장 변화특성에 대한 분석결과는 효율적인 조류발전시스템을 위한 쉬라우드의 최적설계에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권2호
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• pp.51-55
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• 2010

Flow characteristics of a free-horizontal-axis-turbine (FHAT) current power generation system have been investigated by the use of a volumetric PTV. Three types of FHAT system (S50, SE50, S65) have been tested under the current speed 1.35 knot, 1.5 knot and 2 knot. The width of the blade installed around the body is 50 mm. Based upon the power generation characteristics of the FHAT, the flow features of the blade have been investigated. Among the three models it has been verified that the S65 is the most appropriate for power generations.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권6호
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• pp.782-793
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• 2018

A small-scale horizontal axis hydrokinetic turbine is designed, manufactured and studied both experimentally and numerically in this study. The turbine is expected to work in most of China's sea areas where the ocean current velocity is low and to supply electricity for remote islands. To improve the efficiency of the turbine at low flow velocities, a magnetic coupling is used for the non-contacting transmission of the rotor torque. A prototype is manufactured and tested in a towing tank. The experimental results show that the turbine is characterized by a cut-in velocity of 0.25 m/s and a maximum power coefficient of 0.33, proving the feasibility of using magnetic couplings to reduce the resistive torque in the transmission parts. Three dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, which are based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, are then performed to evaluate the performance of the rotor both at transient and steady state.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권6호
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• pp.610-616
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• 2012

세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.