• 한국해안해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.329-337
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• 2006

삼천포 화력발전소에서 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소가 삼천포 해역에 건설되고 있다. 본 연구에서는 소수력 발전소가 건설되는 지점, 즉 방류수로 및 방류해역의 흐름을 관측하고 흐름특성을 분석하였다. 방류수로의 흐름은 냉각수 방류량에 의한 영향이 지배적이며, 공간적으로는 냉각수가 합류되는 Weir 상류구간, 합류된 냉각수가 방류수로를 통하여 배출되는 Weir 하류구간, 방류해역으로 구분할 수 있다. Weir 상류 지점은 측면에서 유입되는 냉각수로 인하여 유량이 점차 증가하나, 수로의 폭이 증가하기 때문에 수위 변화가 미미한 지역이며, Weir 하류지점은 월류된 냉각수가 사류(super-critical flow)구간을 거쳐서 수리학적 도약으로 인한 강한 연직방향의 요동을 보이며 방류해역으로 이동하는 구간이다. 한편, 방류수에 의한 영향으로 외해방향으로의 해수흐름이 형성되나 유속은 조위의 승강운동에 크게 영향을 받는 것으로 파악되었다. 또한, 방류해역의 조위는 통영 검조소에 비하여 평균조차는 약 10% 크게 나타나고 있으며, 파랑전파에 의한 영향은 미미한 정도로 파악되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.769-776
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• 1997

윤성범과 이기혁(1977)의 수치모형을 이용하여 열발전소의 펌프 비상중단시 냉각수 계통에서 발생하는 서어지거동을 해석하였다. 종래에 무시되었던 기계내부계통으로 부터의 유량, 폐정공기실, 및 공기유출입구, 맨홀, 개수로 및 바다의 영향을 고려하였으며, 이들이 서어지 거동에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. 특히 공기유출입구의 면적에 따른 서어지 제어효과와 공기실의 공기압 변화를 제시하여 실무에의 적용이 용이하도록 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.761-768
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• 1997

열발전소에서 비상 가동중단으로 냉각수 배수계통에 발생하는 비압축성 부정류를 해석하는 수치모형이 개발되었다. 개발된 수치모형은 냉각수 기계내부계통, 폐정, 공기실, 관로, 맨홀, 개수로 및 바다 등에 의한 복잡한 흐름에 대해 전체적인 부정류거동을 동시에 해석할 수 있는 기능을 가진다. 수치해법으로는 leap-forg 유한차분법을 적용하였으며, 간단한 경우에 대한 모형의 검증과 함께, 종래 배수암거 하류단에 적용되덕 고정수위경계조건에 대한 검토가 이루어졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.626-629
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• 2007

국내외에 아직 개발 실적이 없는 발전소의 해수방류수를 이용한 조류식발전시스템의 개발을 위하여, 현재 하동화력발전소 해수방수로를 대상으로 헬리컬 수차를 이용한 조류식발전 시험설비를 제작 완료하고, 성능 시험이 진행 중이며, 본 연구에서는 성능 시험 과정에서 나타난 제반 문제점을 제시하고 그에 대한 원인 및 대책을 분석해 보았다. 본 시험설비는 인공수로에서 수평 배열 헬리컬수차로서 기계장치의 안정성 및 수차의 효율을 평가하고자 하였다. 조류식 시험장치는 배수로의 빠른 유속으로 인하여 시공이 매우 어려웠으며, 인공수로임에도 불구하고 유지관리를 위한 적정 구조 선정이 곤란한 상황이었다. 또한, 헬리컬 수차는 서로 직렬연결되어 운전할 수 있는 장점이 있으나, 본 연구와 같이 다수의 수차가 연결될 경우, 보다 높은 축정렬 정확성, 커플링, 베어링 정밀도 등이 요구되어 효율 감소의 원인이 됨을 확인하였다. 본 장치는 시험용으로서 정밀한 베어링 및 수밀구조, 증속장치를 채택하지 않았으나, 상업용에서는 이를 개선할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 수차의 설치와 유지관리 조건 향상, 수차 통과부의 유황 개선, 수차의 효율 향상을 위하여 조류식 수차에도 유도수로와 casing, draft tube와 같은 Confined flow 구조를 일부 채택할 필요성이 있다고 판단된다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.456-459
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• 2005

삼천포 보령 당진 등 국내 대형 기력발전단지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약 150cms로 (100Mwe당 약 5cms) 약 3,000kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있어 이 소수력에너지의 개발 방안을 검토하였다. 발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차를 이용하는 것으로 소수력 발전 방식과 조력 발전 방식의 특징을 동시에 활용하는 것이다. 국내의 기력발전소 가운데 삼천포, 보령, 하동화력발전소에 대하여 소수력에너지 개발방안을 검토하였으며, 배수로에 댐을 축조하여 방류수 전량을 발전에 이용하는 댐식, 배수로 중간에서 방류수 일부를 취수하는 수로식, 배수로의 빠른 유속을 이용하는 조류식 발전 방안을 중심으로 각 발전소의 구체적 적용여건에 따라 다양한 대안을 검토하여 기술적 가능성 및 경제성이 충분함을 입증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.73-80
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• 2008

이 연구에서는 조력발전소 건설의 경제성에 큰 영향을 미치는 수문(sluice)형상의 설계기술을 향상시키기 위해서 개수로 시스템에서 수리모형실험을 수행하였다. 수문 형상을 결정짓는 주요한 설계 파라미터의 변화가 수문의 통수성능에 미치는 영향이 예측 가능하게 되기 위해서는 기존의 조력발전소 타당성조사 및 설계사업 등에서의 수리모형실험 방법과 차별화 되는 정밀한 실험을 수행해야 할 필요성이 있었다. 이를 위해서 유량공급시설 및 정류수조 내에 다양한 정류장치를 그 형상 및 배치 방법을 다르게 설치하여 관측수로 내 흐름이 최대한 안정화되도록 실험시설을 구성하였다. 그리고 유량 및 수위 계측 과정에서 개입되는 계측 오차를 최소화하기 위한 실험이 이루어질 수 있도록 계측장비의 종류 및 수위 계측위치를 결정하였다. 또한, 개수로 내 흐름에서 불가피하게 발생하는 바닥 및 양측면 마찰에 의한 수두 손실효과를 고려하는 수두차 평가 방법도 제시하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.474-481
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• 2011

조력발전용 수문의 성능을 평가하기 위한 평면 수리모형실험을 수행하여 수문의 유량계수 및 수문별 공간적 유속 분포 특성을 규명하였다. 수리모형실험은 평면 개수로에 현장 규모 수문의 1/70 축척 모형 10개를 제작 및 설치하고, 수문 구조물 전 후면에는 Apron 구간을 설치하여 수행되었다. 특히, 유량계수 평가에 영향을 미칠 수 있는 수문 구조물 전 후면에서의 수위 계측위치 및 계측방법을 합리적으로 결정하려고 시도하였다. 실험 유량 및 조위 조건을 변화시키면서 실험을 수행한 결과 본 실험에서의 수문 유량계수는 1.3~1.4로 평가되었다. 한편, 수문 10개 각각의 평균유속을 비교한 결과, 평균유속이 10개 평균값에 비해서 중앙부 수문에서는 2~3% 빠르고, 측면부 수문에서는 4~5% 느린 결과를 얻었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1599-1603
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• 2008

발전소 냉각수 배수로에는 유속 2 m/s 이상의 빠른 흐름의 수로가 존재하여 수력발전을 꾀할 수 있어, 하동화력의 경우 조류발전 수차인 헬리컬 수차를 이용한 수력 개발이 진행 중이다. 하동화력 배수로는 약 630 m의 암거와 약 250 m의 개수로로 이루어져 있는데, 현재 상업용 발전설비 개발을 위해 시험용 수차발전 설비를 개수로로 이어지는 암거 출구부에 설치하여 성능 시험을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 발전 설비의 설치로 인한 수위 증가가 냉각수 순환 계통에 미치는 영향을 파악하기 위하여 배수로 구간의 수위변화 또는 압력변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 배수로 암거 출구부에 가로 3.6 m ${\times}$ 세로 1.5 m 헬리컬 수차 1 set를 설치하는 경우 저조시에는 seal well 후단(하류측)의 수위가 seal well의 위어 정부표고를 넘지 않아 수차구조물에 의한 압력변화가 상류로 미치는 영향이 없었다. 그러나 고조시에는 seal well 전 후단이 만관 관수로 흐름이 되어 하류의 압력변화가 상류로 전파되었다. 단, 수차구조물을 설치한 경우 순환수 펌프를 처음 기동할 때 압력파의 전파로 인해 초기 약 10 분간 불안정한 압력변화가 발생하나 수차구조물 설치 전인 현상태에서 발생하는 압력변화 범위를 벗어나지는 않고 이내 안정되며, 수차구조물 설치로 인한 수위 증가분만큼의 펌프 양정고 증가로 소요 동력이 증가할 수 있으나 0.2 m 내외의 미약한 증가이므로 정상 운전에는 문제가 없을 것으로 판단되었다. 따라서 수차구조물 설치 시, 저조시에는 순환수계통에 영향을 주지 않으며, 고조시에도 일부 시간 동안 미약한 수두변화만 있을 뿐 순환수 계통의 안전에는 지장을 주지 않을 것으로 확인되었다.