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[국내논문] 조류발전용 로터 블레이드의 최적 형상 설계
Optimal Rotor Blade Design for Tidal In-stream Energy 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.17 no.1 = no.44, 2011년, pp.75 - 82  

양창조 (목포해양대학교 기관시스템공학부)

초록
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해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 특히 우리나라는 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이며, 이를 이용하기 위해서는 각 해역에 적합한 조류에너지 변환 장치의 개발이 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계하였다. 또한 블레이드 국부위치에서 주속비에 따른 Prandtl의 날개 끝 손실 변화를 비교하였으며, 정격 날개 끝 속도비에서 NACA63812를 사용하여 설계된 로터 블레이드의 동력계수는 0.49로 우수한 성능을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Marine current energy is one of the most interesting renewable and clean energy resources that have been less exploited. Especially, Korea has worldwide outstanding tidal current energy resources and it is highly required to develop tidal in-stream energy conversion system in coastal area. The objec...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 조류발전 방식 중 수평축 로터 블레이드의 최적형상 설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용한 조류터빈 설계기법을 제안하고, 100 kW급 로터 블레이드를 설계 및 성능평가를 수행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 조류발전용 수평축 로터 블레이드의 최적형상설계 및 성능평가를 목적으로 날개 끝 손실 모델을 포함하는 날개요소 운동량이론을 적용하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

  • 한편, 로터 블레이드 직경의 결정을 위하여 식(12)를 이용하였으며, 추정 동력계수는 0.45, 동력전달 계통장치(Power train)와 발전기(Generator)의 효율은 각각 0.9로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조류가 가지는 운동에너지는 무엇에 의해 기계적인 에너지로 전환되는가? 조류발전시스템(Tidal energy conversion system) 구축을 위한 조류발전기술은 해수유동의 운동에너지 변환을 담당하는 터빈설계기술, 발전시스템의 설치를 담당하는 수중장치설계기술, 그리고 최적의 장소를 결정하는 단지조성기술로 구분될 수 있으며, 이 중 가장 중요한 위치를 점하는 것 중 하나가 터빈설계 기술이라 할 수 있다. 조류(Tidal current)가 가지는 운동에너지는 로터 블레이드를 통해 발전에 필요한 기계적인 에너지로 전환된다. 따라서 로터 블레이드의 설계 및 성능평가 기술은 전체 시스템의 효율을 좌우하게 된다.
조류발전기술는 무엇으로 구분되는가? 조류발전시스템(Tidal energy conversion system) 구축을 위한 조류발전기술은 해수유동의 운동에너지 변환을 담당하는 터빈설계기술, 발전시스템의 설치를 담당하는 수중장치설계기술, 그리고 최적의 장소를 결정하는 단지조성기술로 구분될 수 있으며, 이 중 가장 중요한 위치를 점하는 것 중 하나가 터빈설계 기술이라 할 수 있다. 조류(Tidal current)가 가지는 운동에너지는 로터 블레이드를 통해 발전에 필요한 기계적인 에너지로 전환된다.
속도장과 2차원 익형의 공력특성을 이용하여 계산의 정확성을 높일 수 있는 방법은 어떤 단점이 있는가? , 1990). 그러나 이러한 계산방법은 후류에 의한 유도속도와 후류의 형상을 계산하는데 상당한 시간과 계산비용이 필요하므로 계산시간이 적게 들고 정확한 해석기법을 개발하기 위한 간단한 후류모델의 개발이 요구된다(남, 1998; 신, 2000).
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참고문헌 (20)

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  2. 김범석(2005), 수평축 풍력발전용 터빈 블레이드 최적 설계 및 공력성능해석에 관한 연구, 한국해양대학교 박사학위논문, pp. 130-137. 

  3. 남궁홍(1998), 수평축 풍차의 최적 공력설계에 관한 연구, 한국항공대학교 석사학위논문, pp. 95-99. 

  4. 신형기(2000), 자유 후류 해석을 이용한 풍력터빈의 성능해석 및 소음예측, 서울대학교 석사학위 논문, pp. 78-85. 

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  20. Xu, G.(2001), Computational studies of horizontal axis wind turbines, Doctoral thesis, Georgia Institute of Technology, pp. 25-37. 

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