• 한국해양공학회지
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• 제20권2호
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• pp.22-28
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• 2006

The motion and wave drift forces of floating BBDB (backward-bent duct buoy) wave energy absorbers in regular waves are calculated, taking account of the oscillating surface-pressure due to the pressure drop in the air chamber above the oscillating water column, within the scope of the linear wave theory. A series of model tests has been conducted in order to order to verify the motion and time mean wave drift force reponses in regular waves at the ocean engineering basin, MOERI/KORDI. The pneumatic damping through an orifice-type duct for the BBDB wave energy device are deducted from experimental research. Numerical simulation for motion and drift force responses of the BBDB wave energy device, considering pneumatic damping coefficients, has been carried out, and the results are compared with those of model tests.

• 한국해양공학회지
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• 제27권6호
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• pp.27-31
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• 2013

The structure of a variable liquid column oscillator(VLCO) is analogous to that of the tuned liquid column damper used to suppress oscillatory motion in large structures like tall buildings and cargo ships. The VLCO is a system for absorbing the high kinetic energy of the accelerated motions of multiple floating bodies using an air-spring effect produced the installation of inner air chambers. Thus, a VLCO can improve the energy efficiency of the activating object type of wave energy converters made by the Pelamis Company. In this research, an experiment was performed in two cases: with the top valves closed and open. The floating bodies were connected by hinges. The effect of the internal flow was estimated by comparing the results for the closed and open valves.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.128-137
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• 2013

최근, 지구온난화와 대기오염 등에 의해 신재생에너지에 관한 관심이 증가해 왔다. 특히, 가까운 미래에 직면하게 될 화석에너지자원의 고갈문제는 이와 같은 신재생에너지 기술을 가속화 시키고 있다. 다양한 재생가능 에너지자원 중에서 지구의 3/4을 점유하고 있는 해양은 막대한 에너지를 보유하고 있다. 본 연구에서는 항내 수질개선과 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 공기실 내에서 해수면의 상하운동을 공기흐름으로 변환하고, 이를 터빈의 구동력으로 이용하는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 해수교환구조물을 제시한다. 또한, 3차원불규칙파수치파동수로에 기초한 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 불규칙파동장에 적용하여 산정된 공기실 내 수위변동의 시간변화로부터 공기흐름속도를 추정하고, 입사주파수스펙트럼의 변화에 따른 공기흐름 주파수스펙트럼의 변화특성, 구조물의 존재여부에 따른 공기실 위치에서 주파수스펙트럼의 변화특성, 구조물에 의한 파랑변형율의 변화특성 및 공기흐름과 유체흐름에 의한 동력 등을 검토한다. 이로부터 공기실 내에서 수위변동 및 공기흐름의 시계열 자료에서 위상차가 존재하며, 유체흐름에 의한 동력이 공기흐름에 의한 동력에 비해 미흡하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.305-314
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• 2017

단독의 파력발전변환장치를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되어 왔다. 본 연구는 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서와 같이 부유식방파제로 연구 개발된 공기주입식 부유식방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우를 대상으로 부유식방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토하였다. 여기서, 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서는 공기실내에서 공기의 동적거동에 단열변화에 따른 압축성을 고려한 반면에 본 연구에서는 비압축성의 경우에 구조물의 고정시 혹은 부유시에 각각에 대한 파랑변형율, 공기흐름속도 및 구조물의 운동을 검토하였으며, 공기의 동적거동에 대한 압축성의 고려여부에 따른 결과의 차이를 논의하였다. 수치해석법으로는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을 적용한다. 얻어진 모든 해석결과에 따르면 공기압축성을 고려한 전편의 연구와 거의 동일한 결과를 나타내었으며, 따라서 공기실내에서의 공기거동해석에 압축성을 고려하지 않는 본 해석이 보다 효율적이고, 유용한 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.189-202
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• 2012

공기실 내에서 해수면의 상하운동을 공기흐름으로 변환하고, 이를 터빈의 구동력으로 이용하는 진동수주형(OWC; Oscillating Water Column)의 파력발전시스템은 파랑에너지흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 3차원불규칙파수치파동수로에 기초한 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 규칙파동장에 적용하여 산정된 공기실 내 수위변동의 시간변화로부터 공기흐름속도를 추정하고, 이의 결과와 수리모형실험으로부터 얻어진 공기흐름속도와를 비교하여 본 3D-NIT모델의 적용성을 검토하였다. 또한, 불규칙파동장하의 OWC파력발전구조물에서 공기실 내 공기흐름의 해석에 3D-NIT모델을 적용하여 입사주파수스펙트럼의 변화에 따른 공기흐름 주파수스펙트럼의 변화특성, 구조물의 존재여부에 따른 공기실 위치에서 주파수스펙트럼의 변화특성 및 구조물에 의한 반사율의 변화특성 등을 검토하였다. 이로부터 공기실 내에서 수위변동 및 공기흐름의 시계열 자료에서 위상차가 존재하며, 공기실 내의 공진에 의해 수위변동의 주파수스펙트럼에서 첨두치가 증폭되는 현상 등을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권3호
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• pp.33-38
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• 2012

The aim of this experimental study was to analyze the effect of the shape parameters and chamber pressure of a land-based oscillating water column (OWC) in regular incident waves. The magnitude of the free surface elevations inside the chamber was measured in a two-dimensional wave tank for various chamber skirt drafts and bottom slope angles. The surface elevations were also measured under both open chamber and partially open chamber conditions. From these measurements, the optimum shape of the OWC device could be predicted for the maximum wave energy conversion efficiency. It was found that the resonance frequency of the OWC system associated with incident waves moved toward the long wave region with increments of the draft of the chamber skirt and bottom slope. The behavior of the free surface elevation inside the chamber was also found to be dependent on the chamber pressure.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권2호
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• pp.91-98
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• 2010

진동수주형 파력발전장치에서 공기실 내의 수면 변화와 덕트 내 유량의 왕복유동은 시스템의 작동 성능을 결정짓는 매우 중요한 요소이다. 공기실 내의 수면 변화를 고찰하기 위하여 상용 CFD 코드인 Fluent 6.2를 이용하여 구현한 수치조파수조를 사용하였다. 수치조파수조의 지배방정식은 연속방정식과 Reynolds 평균 N-S 방정식이고 자유수면은 Two-phase VOF 기법을 이용하여 추적하였다. 공기실 내의 수면 변화와 공기실 윗부분에 설치된 덕트 내의 왕복유량을 계산하여 고찰하였고, 계산의 정확도를 검증하기 위하여 실험결과와 비교 분석을 수행하였다. 또한 동일한 입사파 조건에서 공기실 - 덕트 시스템의 노즐 비율이 시스템이 미치는 영향을 고찰하여 분석을 하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권2호
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• pp.111-117
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• 2012

진동수주형 파력발전장치는 가장 널리 사용되는 파력에너지 변환장치이다. 시스템의 작동성능은 1차 변환장치인 공기실 성능과 2차 변환장치인 터빈의 성능에 지배적인 영향을 받는다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 터빈의 영향을 시스템에 적용하기 위하여 오리피스 모델을 채택하여 성능을 검증하였고 공기실 성능예측을 위하여 VOF 기반의 수치조파수조가 사용되었다. 터빈의 영향을 고려했을 때, 공기실 내부에서 일어나는 공기와 물의 복잡한 상호작용을 수치적인 방법을 이용하여 예측하였다. 입사파 조건 및 다양한 공기실 형상이 시스템 성능에 미치는 영향에 대하여 고찰하였고, 터빈의 영향을 고려한 공기실 내의 수면, 압력, 유량의 변화를 실험적 및 수치적으로 고찰하여 비교분석을 수행하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제26권6호
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• pp.53-58
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• 2012

An experimental study on the hydrodynamic performance of a backward bent duct buoy (BBDB) was performed in a 2D wave tank. The BBDB is one of the promising oscillating water column (OWC) types of floating wave energy converters. Two different corner-shaped BBDBs (sharp-corner and round-corner) were used to measure the maximum chamber surface elevations and body motions for various incident wave conditions, and their hydrodynamic characteristics were compared. In order to investigate the effect of the pneumatic pressure inside the chamber, the heave and pitch angle interacted with elevations were compared for both open chamber and partially open chamber BBDBs. From the comparison study, the deviation in the chamber surface elevations between the two shapes of BBDBs was found to be significant near the resonance period, which may be explained by viscous energy loss. It was also found that the pneumatic pressure noticeably affected the chamber surface elevation and body motions.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제15권3호
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• pp.31-38
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• 1991

Due to the structural complexity and the mutual interference of "water columns", the estimations of absorption power for a large wave energy conversion devices of flosting type in ocean could not achieve the desired results. Thus, in this paper the authors will propose a new methodology based on the three dimensional source ditribution method. We distributed the source to the device and the thin & light plate in "water column", And from the behaviour of this plated, the power and the pressure in water column are calculated. But, yet method should be proved to be valid by experiment.