• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.171-181
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• 2011

최근 생산비용을 절감하고 고밀도의 해양에너지발전시스템을 구축하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 방재와 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 가장 효율적인 에너지의 변환시스템으로 널리 알려져 있는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 curtain식 저반사구조물에 대해 단주기파랑의 작용하에서 공기터빈에 직접 작용하는 압축공기의 흐름속도와 구조물에 작용하는 파압에 관한 특성을 3차원수치실험으로부터 검토한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사파고의 변화와 curtain wall의 침수심에 따른 압축공기의 속도변화 및 작용파압의 특성을 확인하였고, 더불어 반사율이 최소가 되는 주기에서 압축공기의 최대속도가 발생하는 것을 확인하였다.

• 월간 기계설비
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• 통권227호
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• pp.40-49
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• 2009

해양에너지는 해양의 조수 파도 해류 온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술로서 전기를 생산하는 방식은 조력 파력 조류 온도차 발전 등이 있다. 해양에너지는 타 신재생에너지에 비해 부존량이 풍부하고 에너지 밀도가 높으며 대규모 개발이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 특히 조력과 조류발전은 발전량의 정확한 장기예측이 가능해 전력계통망 운영에 유리하다는 큰 장점이 있다. 그러나 전 세계적으로 해양에너지의 보급은 미미한 실정이다. 화석에너지에 비해 경제성이 낮기 때문이다. 특히 조력발전은 막대한 초기건설비가 소요되고 입지가 제한적이다. 하지만 전문가들은 에너지자원 빈국인 우리나라의 경우 해양에너지 산업화가 시기적인 문제만 있을 뿐 향후 이에 따른 건설 및 서비스 시장도 확대될 것으로 전망하고 있다. 조력 조류발전의 경우 대규모 건설공사가 수반되며 이로 인한 산업적 파급효과는 막대할 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 시화호 조력발전소, 가로림 조력발전소, 울돌목 조류발전소의 경우 각각 약 3,600억원, 약 1조원, 약 2,500억원 총 건설비가 소요될 것으로 전망되고 있다. 이중 토목건설 부분이 약 50%, 기계 전기 부분이 약 50%를 차지한다. 이는 향후 5년간 약 1조 6,000억원 정도의 토목건설과 기계 전기 설비시장이 새롭게 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 이번 호에는 해양에너지 중 가장 집중적으로 추진되고 있는 조력 조류발전에 대해 알아본다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.38-45
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• 2008

Development of high efficiency turbine with good performance is one of the main topics in the field of developing wave energy converter. For the development and improvement of the turbine performance, the effect of wave condition on the turbine performance should be considered in detail. Also, water depth is an important factor because incident wave power to the turbine is considerably influenced by the wave particle amplitude of motion and the amplitude is closely related with the water depth. Therefore, in this study, the effect of water depth on the performance of a direct drive turbine(DDT) for wave energy converter is investigated using the DDT which is installed in two types of wave channel. The experimental results show that the DDT captures more wave energy under the condition of relatively shallow water depth. When the water depth is shallow, the horizontal water particle amplitude of motion becomes wider and thus, the water power toward the turbine becomes larger.

• 한국해양공학회지
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• 제25권4호
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• pp.28-35
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• 2011

In this paper, the wave-induced motion characteristics of a floating pendulor are investigated numerically. A floating pendulor is a movable-body-type wave energy converter. This device consists of three main parts (floater, pendulum, and damping plates). In order to obtain the hydrodynamic coefficients and wave exciting forces acting on floating bodies, a higher-order boundary element method (HOBEM) using a wave Green function is applied to the present problems. The hinged motion of a pendulum is simulated by applying the penalty method. In order to obtain a more realistic motion response for a pendulor, numerical body damping is included. First, the wave force and motion characteristics of just a floater are observed with respect to different shape parameters. Then, a coupled analysis of a floater, pendulum, and damping plates is carried out. The relative pitch velocity and wave forces acting on the floating pendulor are compared with those of a fixed pendulor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.167.1-167.1
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• 2011

Sustainable energy generation is becoming extremely imperative due to the expected limitations in current energy resources and to reduce pollution. Especially, because of its considerable energy potential, ocean wave energy has been investigated with regard to power generation. To develop large high power wave generator system, it is important to make a small scale proto type and to test that. Thus the objective of this research is to examine the characteristics of a mechanically excited generator system having small power capacity experimentally. The water reservoir (4 m length, 1.5 m width and 1.8 m depth) having a wave maker to make arbitrary height and period of the water wave was made. The proto type consists of three main parts; a buoy, rack-pinion base one-way mechanism, and a wave generator(Fig.1). The water wave is going up and down and the hexahedron buoy is following the wave. The rack gear attached to the buoy is also going up and down to roll the pinion connected to an electric generator then it produces electricity. The experiments were performed with several conditions of water waves, and the power outputs over 30 W could be measured for some conditions. In future works, to achieve higher performance for the proto type, the effects of primary parameters (buoy shape and mass, etc.) on the system efficiency will be identified.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권8호
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• pp.649-655
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• 2006

연안으로 입사해 들어오는 파랑은 월파형 파랑제어구조물에 의해 증폭, 월파되어 구조물 배후의 유수지에 위치 에너지로 저장될 수 있으며, 수두차의 형태로 저장된 위치에너지는 초저낙차 수차 터빈을 통해 전기에너지로 변환될 수 있다. 본 연구는 이와 같은 월파형 파력발전에 있어서 주어진 입사파 조건에 대해 최대 월파 유량을 획득하는 월파형 파랑제어구조물의 최적 형상을 도출하기 위한 실험적 연구이다. 월파형 파랑제어구조물의 형상 도출을 위한 수조 실험은 삼차원 조파 수조에서 이루어졌으며, 평면 파랑 집중 형상을 가진 삼차원 구조물의 형상은 5가지의 종류로 제작되었다. 파랑제어구조물은 신과 홍(2005)에서 제안한 월파형 파랑제어구조물의 이차원 단면 형상을 토대로 수로폭 및 수렴각을 가진 삼차원 형상으로 확장한 것이다. 본 삼차원 월파실험에서는 20개의 입사파 조건과 각각의 파에 대한 $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$의 상대 입사각을 부여하여 계측된 월파량을 분석하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.242-252
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• 2018

진동수주형의 파력발전구조물(OWC-WEC)는 파랑에너지 흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 이 장치는 공기실 내부에서 해수면의 상 하운동을 공기흐름으로 변환하고, Wells 터빈으로 대표되는 터빈의 구동력으로부터 전기에너지가 생산된다. 따라서, 높은 전기에너지를 얻기 위해서는 공기실 내부에서의 수면변동에 피스톤모드의 공진을 유발시켜 수면진동을 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 해수소통구를 구비한 신형식의 OWC-WEC를 상정하고, 구조물에 의한 파랑변형, 공기실 내에서 수면변동과 노즐에서 공기유출속도 및 해수소통구에서 해수흐름속도를 수치해석적으로 상세히 평가한다. 수치해석모델은 Navier-Stokes solver의 혼상류해석기법에 기초한 공개 CFD code인 OLAFLOW 모델을 적용하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 실험결과 및 수치해석결과와를 비교 논의한다. 본 연구의 범위 내에서 Ursell수가 커질수록 노즐에서 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다 등의 중요한 사실을 알 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.174-181
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• 2014

선형발전기가 연결된 부이의 수직운동에 대한 시간영역 해석을 수행하여 얻은 시계열 자료를 가지고 선형발전기를 설계하고 전기에너지 출력특성 및 효율에 대해 살펴보았다. 1차 변환장치로 원통형 부이를 선택하였고, 2차 변환장치로 양측식 할박(Halbach) 배열 영구자석 가동자와 철심형 슬롯리스(Slotless) 고정자로 구성된 선형발전기를 사용하였다. 시간영역에서 부이의 수직운동 속도와 파랑하중을 입력자료로 직선형 영구자석 발전기가 설계되었고, 설계된 발전기는 규칙파 조건에서 유한요소 해석법을 적용하여 발전특성해석을 수행함으로써, 그 타당성이 입증되었다. 또한 불규칙파 조건에서 합리적이고 빠른 해석을 위해, 등가회로법을 적용하여 발전특성 해석을 수행하였는데, 그 결과 역시 매우 타당함을 확인하였다.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.147-153
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• 2013

파력변환장치에는 여러 가지 형식이 있으며 지점흡수식이 가장 많이 연구되고 있다. 하지만, 국내외적으로 진동형 전력부이 형식의 설계를 위한 계통적 실측자료 분석 예는 찾기가 어렵다. 본 연구는 권 등(2010)에 의해 제안된 지점흡수식인 공진형 파동에너지 추출시스템에 작용하는 파랑외력을 산정하고자 한다. 본 연구는 경북 동해안에 위치한 후 포항 북방파제 전면수역에서 수압식 파고계를 이용하여 약 3년동안 관측한 자료(2002년 5월 1일~2005년 3월 29일)를 대상으로 시계열 스펙트럼을 분석하였다. 분석결과, 월별주기변동과 파고변동이 뚜렷하게 나타나며 월별 파력이 년 간 불균등하게 분포함을 알았다. 상시파랑의 평균 파형경사는 풍파영역인 0.02-0.04보다 작은 0.01이였다. 년 중 파의 평균주기의 최빈값은 5.31 sec 이며 본 주기에 해당하는 파고 중 최빈 파고는 0.32m이다. 첨두 주기의 발생확률은 이산형(bi-modal)으로 나타나며 4.47 sec와 6.78 sec에서 mode값을 보인다. 설계주기는 이러한 4개의 값으로부터 선택할 수 있다. 파고는 1m 이하가 약 95%를 차지하고 있다. 본 연구를 통하여 파력이 미약한 해역에서는 공진형 파력 시스템이 필요하며 파력의 월별 불균등 분포를 극복하기 위한 최적설계가 전력생산단지(Wave Energy Farm) 형성을 위한 주요한 과제임을 알았다. 본 연구는 상시파랑의 평균스펙트럼에 대하여 표준스펙트럼으로 표현이 불가능하여 3개의 매개변수로 표현이 가능한 새로운 스펙트럼형을 제안하였으며 파력부이에 의한 전력생산 예측과 피로해석을 위한 기본 자료를 제공할 수 있다.