• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.151-159
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• 2020

This study aimed to investigate the performance characteristics of vertical axis turbine of tidal energy convertor. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equation with shear stress transport turbulence model has been solved to analyze the fluid flow of the vertical axis turbine. The hexahedral grids have been used to construct the computational domain and the grid dependency test has been performed to find the optimum grid system. Four steps have been carried out to design the vertical axis turbine of the 100 kW class tidal energy convertor.

• 신재생에너지
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• 제5권2호
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• pp.3-8
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• 2009

Tidal current power system is one of ocean renewable energies that can minimize the environmental impact with many advantages compared to other energy sources. Not like others, the produced energy can be precisely predicted without weather conditions and also the operation rate is very high. To convert the current into power, the first device encountered to the incoming flow is the rotor that can transform into rotational energy. The performance of rotor can be determined by various design parameters including numbers of blade, sectional shape, diameter, and etc. The stream lines near the rotating rotor is very complex and the interference effects around the system is also difficult to predict. The paper introduces the experiment of rotor performance and also the fundamental study on the characteristics of three different rotors and flow near the rotor by CFD.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.336-341
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• 2012

The vertical-axis tidal current turbine (VAT) consisting of blades, struts to support blades, shaft, generator and so forth requires anti-resonance design against fluid fluctuation forces generated on blades to ensure its stable operation. In this study, a free vibration analysis program based on the finite element method is developed for efficient anti-resonance design of VAT in the preliminary design stage. In the finite element modeling, the VAT structure components are regarded as beam elements. Added masses due to the fluid and structure interaction of VAT evaluated by empirical formulas are considered as lumped mass elements. In addition, input parameters required for the analysis can be automatically prepared from the principal dimensions of VAT to make anti-resonance design more convenient. The validity of applied methods is verified by the comparison of the numerical results obtained from MSC/Nastran and the developed program for two VAT models.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.163.2-163.2
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• 2011

Due to global warming, the need to secure an alternative resource has become more important nationally. Due to the high tidal range of up to 9.7m on the west coast of Korea, numerous tidal current projects are being planned and constructed. To extract a significant quantity of power, a tidal current farm with a multi-arrangement is necessary in the ocean. The rotor, which initially converts the energy, is a very important component because it affects the efficiency of the entire system, and its performance is determined by various design variables. The power generation is strongly dependent on the size of the rotor and the incoming flow velocity. However, the interactions between devices also contribute significantly to the total power capacity. Therefore, rotor performance considering the interaction problems needs to be investigated for generating maximum power in a specific field. This paper documents the characteristics of wake induced by horizontal axis tidal current power turbine.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.274-281
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• 2015

국내 연안에 위치해 있는 화력 및 원자력 발전소는 발전시설 냉각을 위해 해수를 사용한다. 입구를 통해 배출되는 온배수는 유량이 상당하여 입구 근처에 큰 운동에너지가 존재한다. 이러한 제한된 입구에서 빠른 흐름이 존재하는 제트류 영역에 설치된 수직축 터빈의 성능을 수치적으로 조사하였다. 제트류 영역에서 입구와 터빈간 거리, 입구 직경과 수직축 터빈의 직경에 따른 성능 변화를 TSR=3.0에서 조사하였다. 또한, 입구가 1개인 경우와 2개인 경우에 대해 직경이 다른 터빈을 배치하여 성능 및 발전량을 비교하였다. 입구가 1개인 경우 입구로부터 터빈과의 거리가 증가함에 따라 터빈 효율이 감소함을 알 수 있었고, 터빈 직경과 입구 직경이 동일할 때 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있었다. 입구가 2개인 경우는 효율 및 총 발전량을 고려하여 입구와 동일한 크기의 터빈을 각각 배치하는 것이 좋은 것을 확인하였다. 본 연구는 방수로 입구 전방에 설치된 수직축 터빈을 개념적으로 설계하는데 활용될 수 있을 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.

• 한국해양공학회지
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• 제27권3호
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• pp.67-72
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• 2013

In this study, numerical analyses that considered the dynamic interaction effects between the flow and a turbine were carried out to investigate the power output performance of an H-type Darrieus turbine rotor, which is one of the representative lifting-type vertical-axis tidal-current turbines. For this purpose, a commercial CFD code, Star-CCM+, was utilized for an example three-bladed turbine with a rotor diameter of 3.5 m, a solidity of 0.13, and the blade shape of an NACA0020 airfoil, and the optimal tip speed ratio (TSR) and corresponding maximum power coefficient were evaluated through exhaustive simulations with different sets of flow speed and external torque conditions. The optimal TSR and maximum power coefficient were found to be approximately 1.84 and 48%, respectively. The torque and angular velocity pulsations were also investigated, and it was found that the pulsation ratios for the torque and angular velocity were gradually increased and decreased with an increase in TSR, respectively.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.138-140
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• 2006

해양 신 재생에너지 개발에 의해 생태계에 미치는 영향을 최소화하기 위한 방안을 모색하기 위하여 환경변화 사례와 예측하였다 해양에너지의 개발은 필수적으로 해양환경 및 생태계에 변화를 초래하여 조력발전시설의 경우 조간대에 서식하는 저서생물의 종다양성을 감소시키고 철새 등의 조류의 종수 및 개체수의 변화를 가져오고 조력 및 조류발전 터빈시설은 수생생물의 기계적 충돌에 의한 사망률을 증가시킨다 이러한 해양 신 재생에너지의 개발과 더불어 생태계의 영향을 최소화하기 위한 조사 및 연구가 병행되어야 개발 후 상용화단계에서 가장 합리적인 자연보전의 방안을 제시하고 지역사회와의 갈등을 최소화 할 수 있는 과학적인 자료를 도출 할 수 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.36-40
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• 2010

Tidal current power system is the energy converter which converts the kinetic energy of tidal stream into electric energy. The performance of the rotor which initially converts the energy is determined by various design factors and it should be optimized by the ocean environment of the field. Flow direction changes due to rise and fall of the tides, but horizontal axis turbine is very sensitive to direction of flow. To investigate the rotor performance considering the interaction problems with incidence angle of flow, series of experiments have been conducted. The results and findings are summarized in the paper.