• 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.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.12-17
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• 2010

OWC 파력발전장치는 에너지 변환장치로 널리 사용되고 있고 공기실의 작동성능을 향상시키기 위하여 파랑집중장치를 고안 하였다. 본 논문에서 사용된 수치조파수조는 two-phase VOF모델을 기반으로 하여 구현되었고 재생된 규칙 입사파는 공기실까지 전달되어 내부의 왕복 유동장을 형성하게 하였다. 수치조파수조는 연속방정식, Reynolds-averaged Navier-Stokes방정식, two-phase VOF 법으로 구성 되였고 standard k- 난류모델, 유한체적법, NITA-PISO 알고리즘 그리고 dynamic mesh기능을 채택하였다. OWC 공기실 파랑집중장치의 성능에 대하여 수치적으로 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.470-475
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• 2019

본 논문에서는 진동수주형(OWC: Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 위한 30kW 급 계통연계형 PCS(Power Conversion System)을 다룬다. 해양에너지 중 파력 발전은 삼면이 바다인 반도의 특성을 지닌 한국에 적용하기 적합하고 연안재해 시 파력 발전기가 방파제 역할을 하여 피해를 감소시킬 수 있고, 다른 해상 발전과 개발 대상 적지가 일치하므로 통합하여 효율을 증대 시킬 수 있다. 파력발전 방식은 작동 원리에 따라 가동 물체형과 진동수주형, 월파형 등 여러 형태로 구분하며, 설치 형태에 따라 고정식과 부유식으로 구분된다. 본 논문에서는 구조적으로 안정되고 터빈과 발전기의 유지 보수가 비교적 쉬운 진동수주형을 채택하여, 파력발전용 30kW 계통연계형 PCS 토폴로지 및 모델을 제안하고 계통에 안정적으로 전압을 공급할 수 있는 DC link 전압 제어 등 계통연계 시 필요한 제어방법에 대해 설명하였다. 또한 이를 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권4호
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• pp.296-304
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• 2021

Research on the development of marine renewable energy is actively in progress. Various studies are being conducted on the development of wave energy converters. In this study, a numerical analysis of wave-energy extraction performance was performed according to the body shape and scale of the sloped oscillating water column (OWC) wave energy converter (WEC), which can be connected with the breakwater. The sloped OWC WEC was modeled in the time domain using a two-dimensional fully nonlinear numerical wave tank. The nonlinear free surface condition in the chamber was derived to represent the pneumatic pressure owing to the wave column motion and viscous energy loss at the chamber entrance. The free surface elevations in the sloped chamber were calculated at various incident wave periods. For verification, the results were compared with the 1:20 scaled model test. The maximum wave energy extraction was estimated with a pneumatic damping coefficient. To calculate the energy extraction of the actual size WEC, OWC models approximately 20 times larger than the scale model were calculated, and the viscous damping coefficient according to each size was predicted and applied. It was verified that the energy, owing to the airflow in the chamber, increased as the incident wave period increased, and the maximum efficiency of energy extraction was approximately 40% of the incident wave energy. Under the given incident wave conditions, the maximum extractable wave power at a chamber length of 5 m and a skirt draft of 2 m was approximately 4.59 kW/m.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.672-682
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• 2020

최근 다양한 산업/제조 현장에서 운영 효율화를 위한 디지털 트윈(digital twin) 기술 연구가 활발하게 수행 중이고, 화석 연료의 점진적 고갈과 환경오염 문제는 파력발전소와 같은 신재생/친환경 발전방식을 요구한다. 하지만, 파도의 에너지에 의해서 전기를 생산하는 파력발전에서 변동성이 높은 파도에너지에 의해서 발전량과 고장 등의 운영효율화 요소가 밀접하게 관련되어 있어 이들 사이의 관계를 이해하고 예측하는 것이 매우 중요하다. 따라서 첫 번째로 파고 데이터, 진동수주(OWC: Oscillating Water Column, 이하 OWC) 챔버의 센서 데이터 등과 같은 변동성이 높은 데이터 간에 의미 있는 상관관계 도출이 필요하다. 두 번째로 도출된 상관관계를 기반으로 추출된 데이터로 예측 상황을 학습함으로써 원하는 정보를 예측할 수 있는 방법론 연구가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 파력발전 시스템의 디지털 트윈으로 스마트 운용 및 유지보수가 가능하도록 실제 파력발전소의 IoT 센서 데이터를 이용하여 OWC의 압력 예측을 위해 머신러닝 프레임워크를 활용한 워크플로우 기반의 학습모델을 설계하고, 검증 및 평가 데이터셋을 통한 압력 예측분석의 유효성을 확인한다.

• 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.

• 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.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.39-44
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• 2006

파력발전장치 중 진동수주 (Oscillating Water Column) 형은 3단계 에너지 변환과정을 거치게 된다. 그 중 파랑에너지를 공기에너지로 변환하는 장치인 공기실의 형상을 바꿔가며 그에 따른 성능을 상용 CFD 코드인 FLUENT를 이용한 수치 해석 기법으로 연구하여 보았다. 통상 OWC형 파력발전 장치 전체 성능에 중요한 영향을 미치므로 공기실내의 압력을 최소화하고 터빈 유입유속의 가속화가 용이한 가장 적합한 형상을 정상 및 비정상 해석을 통하여 찾고자 하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권1호
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• pp.29-33
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• 2007

파력발전장치 중 진동수주(Oscillating Water Column)형은 3단계 에너지 변환과정을 거치게 된다. 그 중 파랑에너지를 공기에너지로 변환하는 장치인 공기실의 형상을 바꿔가며 그에 따른 성능을 상용 CFD 코드인 FLUENT를 이용한 수치 해석 기법으로 연구하여 보았다. 통상 OWC형 파력발전장치는 공기실과, 터빈이 설치되는 덕트 간에 효율적인 이유로 급축소 형태를 취하고 있는데 이 때 공기실과 터빈 연결부의 형상이 파력발전 장치 전체 성능에 중요한 영향을 미치므로 공기실내의 압력을 최소화하고 터빈 유입유속의 가속화가 용이한 가장 적합한 형상을 정상 및 비정상 해석을 통하여 찾고자 하였다.

• 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.