• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.19 no.2
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• pp.151-158
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• 2016

Tidal farm is a multi-arrayed turbine system for utilizing tidal stream energy. For horizontal-axis turbine(HAT) system, it is recommended that each unit has to be deployed far apart in order to avoid hydrodynamic interference among turbines, as proposed by the European Marine Energy Centre(EMEC). But there is no rule for the arrangement of vertical-axis turbine(VAT) yet. Moreover it has been reported that a proper arrangement of adjacent turbines can enhance the overall efficiency even greater than an arrangement without mutual interference effect. This paper suggests the layout of VATs showing the better performances, which turned out to be quite different from HATs' arrangement. Numerical calculations were performed to investigate the performance variation in terms of the rotational direction as well as the distance between turbines. It has been shown that the best combination of rotational direction and distance between turbines can increase its performance higher about 9.2% than that of two independently operated turbines. It is likely that such improvement is due to the increased velocity between adjacent turbines. For diagonally arranged turbines, the maximum normalized mean power coefficient was obtained to be higher about 5.6% than that of two independent turbines. It is expected that the present results can be utilized for conceptual design of tidal farm to harness the tidal stream energy.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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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.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.17 no.1
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• pp.20-26
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• 2014

It is essential to consider the effect of blade deformation in order to design a better tidal stream turbine being operated in off-design condition. Flow load causes deformation on the blade, and the deformation affects the turbine performance. In the present study, CFD analysis procedures were developed to predict open water performance of horizontal axis tidal stream turbine (HATST). The developed procedures were verified by comparing the results with existing experimental results. Fluid-structure interaction (FSI) analysis method, based on the verified CFD procedure, have been carried out to estimate the turbine performance for a turbine with flexible composite blades, and then the results were compared with those for rigid blades.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.11a
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• pp.15-18
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• 2016

본 연구는 조류발전 터빈의 블레이드 형상 최적화 해석 시스템 개발에 대한 사전연구의 일환으로 EDISON CFD의 프로펠러 단독성능 S/W와 SNUFOAM ShipMesh Advanced 자동격자생성기를 이용하여 조류발전 터빈 주위 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. TSR 조건 변화에 따라 수치해석을 수행하고 이에 대한 power, total coefficient를 동일한 조건에서 수행된 실험결과와 비교 검증하여 해석자의 신뢰도를 확인하였다. 또한, 블레이드 전체를 모델링한 full body 해석과 하나의 블레이드만을 모델링한 single body 해석 결과를 비교하여 경제적이면서 정도 높은 터빈 성능해석 프로세스를 제안하였다. 조류발전 터빈의 TSR 조건 변화에 따라 낮은 TSR 조건에서는 국부적 와동발생에 의해 $C_P$가 감소하는 것을 확인하였고 설계 TSR에서 가장 좋은 효율을 보임을 확인하였다. 이를 통해 suction side의 압력 분포, 팁 와동의 강도 등 성능개선을 위한 주요한 설계변수를 식별하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.18 no.2
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• pp.145-152
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• 2012

As the problems of global warming are brought up recently, many skillful solutions for developing new renewable energy are suggested. One of the most remarkable things is ocean energy. Korea has abundant ocean energy resources owing to geographical characteristics surrounded by sea on three sides, thus the technology of commercialization about tidal current power, wave power is demanded. Especially, Tidal energy conversion system is a means of maintaining environment naturally. Tidal current generation is a form to produce electricity by installing rotors, generators to convert a horizontal flow generated by tidal current into rotating movement. According to rotor direction, a tidal current turbine is largely distinguished between horizontal and vertical axis shape. Power capacity depends on the section size crossing a rotor and tidal current speed. We therefore investigated three dimensional flow analysis and performance evaluation using commercial ANSYS-CFX code for an 100 kW class horizontal axis turbine for low water level. Then We also studied three dimensional flow characteristics of a rotating rotor and blade surface streamlines around a rotor. As a result, We found that torque increased with TSR, the maximum torque occurred at TSR 3.77 and torque decreased even though TSR increased. Moreover we could get power coefficient 0.38 at designed flow velocity.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.1
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• pp.96-101
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• 2011

In this study, we have established the design techniques, with which we can design and evaluate performance of blades on a horizontal axis current turbine, by application of blade element momentum theory considering the blade tip's loss model, and finally developed the domestic software(MCT-blade V2.0). We have designed and evaluated performance of blades for the 2MW class by using of the software, and confirmed its calculation results from BEMT by comparing those results from commercial code of ANSYS FLUENT. In a state of rated velocity 2.5m/s, the mechanical power from BEMT is calculated as 2,121kW, which is considered to satisfy the electrical power, but the value from CFD is calculated as 1,901kW, which is considered a little deficient for the target output.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.05a
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• pp.193-194
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• 2018

최근 정부의 RPS(신재생에너지 의무할당제, Renewable Energy Portplio Standard) 확대 시행과 신재생 3020 정책에 맞물려 정부뿐만 아니라 기업체의 신재생에너지 발전설비용량과 발전량의 확대가 요구되는 시점이다. 특히 조류에너지는 환경친화적이며 지속가능한 에너지원으로서 그 관심이 더욱 커지고 있다. 그러나 조류발전 후보지는 유속이 매우 빠르고, 설치가 어려워 그에 따른 제반사항들이 다른 에너지원에 비해 상대적으로 많다는 단점이 있어, 조류발전단지 구축 시에는 후보지를 선정하고 타당성 조사를 수행하는 과정이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 최대의 조류에너지를 얻을 수 있는 해역을 선정하여 조류발전단지를 설계하고 후류의 특성을 분석하였다. 먼저 전자해도의 상세 수심 자료를 추출해 상용 프로그램인 ADCIRC 프로그램에 실제 지형을 수치 모형화하였고, 잠재적 에너지 분포가 높은 해역에 1MW급 수평축 조류발전 터빈을 설계하여 적용하였다. 또한 조류발전단지 내의 터빈의 배치 방법(Centered, Staggered Layout)에 따른 후류의 특성을 분석하여 연간 전력 생산량을 계산하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.17 no.1
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• pp.75-82
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• 2011

Marine current energy is one of the most interesting renewable and clean energy resources that have been less exploited. Especially, Korea has worldwide outstanding tidal current energy resources and it is highly required to develop tidal in-stream energy conversion system in coastal area. The objective of study is to investigate harnessing techniques of tidal current energy and to design the a 100 kW horizontal axis tidal turbine using blade element momentum theory with Prandtl's tip loss factor for optimal design procedures. In addition, Influence of Prandtl's tip loss factor at local blade positions as a function of tip speed ratio was studied, and the analysed results showed that power coefficient of designed rotor blade using NACA 63812 was 0.49 at rated tip speed ratio.