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몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치의 성능해석
Performance Analysis of Wave Energy Converter Using a Submerged Pendulum Plate 원문보기

한국해양환경ㆍ에너지학회지 = Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, v.20 no.2, 2017년, pp.91 - 99  

조일형 (제주대학교 해양시스템공학과)

초록
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본 연구에서는 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치의 성능 향상을 위한 파라메트릭 해석을 수행하였다. 선형포텐셜 이론에 기반을 둔 고유함수전개법을 사용하여 파기진 모멘트와 동유체 모멘트를 구하고, 파랑중 진자판의 회전운동 변위와 시간평균 추출파워를 구하였다. 이때 추출파워의 최대값을 주는 최적의 PTO감쇠계수를 제시하였다. 회전 운동하는 진자판으로부터 얻는 추출파워의 최대값은 시스템의 공진주파수에서 일어나며 진자판의 높이와 두께가 증가할수록 최대값은 증가하고 공진폭이 확장된다. 진자판 끝단에 설치된 계류로프는 부하상태에서 복원모멘트를 높이고 설치해역의 파랑과 공진이 유발하는데 활용된다. 천수역에 적합한 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치는 에너지 추출과 동시에 파를 차단하는 방파제의 기능을 동시에 지니고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The parametric study was performed for performance enhancement of wave energy converter(WEC) using a submerged pendulum plate. The wave exciting moment and hydrodynamic moment were obtained by means of eigenfunction expansion method based on the linear potential theory, and then the roll response of...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 미지수 udn을 구하기 위해 영역 (1)과 영역 (2)의 해를 정합시키자. 먼저 x = 0, d ≤ z ≤ h에서 영역 (1)과 영역 (2)의 속도포텐셜은 서로 같아야 한다(#).
  • 본 연구에서는 파랑중 몰수형 진자판의 회전운동을 통하여 얻을 수 있는 추출파워의 극대화를 위하여 여러 설계변수들을 바꿔가면서 최적의 설계 값들을 도출하는 파라메트릭 해석을 실시하였다. 선형 포텐셜이론에 근거한 고유함수전개법을 사용하여 회절과 방사 포텐셜을 구하는 과정을 2.
  • 앞 절에서는 고정된 진자판에 의한 파의 회절문제를 살펴보았다. 이 절에서는 진자판의 회전 운동에 의한 방사문제(Radiation Problem)를 살펴보겠다. 방사문제에 대한 경계치 문제는 식 (1)과 함께 진자판에서 경계조건식( # =z)을 만족해야 한다.

가설 설정

  • 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치의 성능을 해석하기에 앞서 유체는 비압축성, 비점성이며, 유동은 비회전성이라 가정하여 속도포텐셜을 도입하였다. 진자판의 폭(W)은 진자판의 높이(d)와 두께(tf)에 비하여 무한히 길다고 가정하였다.
  • 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치의 성능을 해석하기에 앞서 유체는 비압축성, 비점성이며, 유동은 비회전성이라 가정하여 속도포텐셜을 도입하였다. 진자판의 폭(W)은 진자판의 높이(d)와 두께(tf)에 비하여 무한히 길다고 가정하였다. 입사파는 x축의 양의 방향으로 진행하며, 주파수 ω를 갖고 시간에 따라 조화운동을 한다면 속도포텐셜과 회전운동 변위는 아래와 같이 시간과 공간 함수로 분리하여 쓸 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진자판을 이용한 파력발전장치는 무엇인가? 진자판을 이용한 파력발전장치는 가동물체형(Terminator Type)파랑에너지 변환장치의 한 종류이다. 파랑중 진자판은 회전축을 중심으로 회전운동을 하고, 이는 2차 변환장치내의 유압모터를 작동시켜 전기를 생산한다.
진자판을 이용한 파력발전장치는 어떻게 전기를 생산하는가? 진자판을 이용한 파력발전장치는 가동물체형(Terminator Type)파랑에너지 변환장치의 한 종류이다. 파랑중 진자판은 회전축을 중심으로 회전운동을 하고, 이는 2차 변환장치내의 유압모터를 작동시켜 전기를 생산한다. 진자판을 이용한 파력발전장치는 완전히 잠긴몰수형과 수면을 통과하는 관통형 두 종류가 있다.
진자판을 이용한 파력발전장치는 어떤 종류가 있는가? 파랑중 진자판은 회전축을 중심으로 회전운동을 하고, 이는 2차 변환장치내의 유압모터를 작동시켜 전기를 생산한다. 진자판을 이용한 파력발전장치는 완전히 잠긴몰수형과 수면을 통과하는 관통형 두 종류가 있다. 두 종류 모두 수심 10 m에서 20 m사이인 해안 근처에 설치되는 천수용이다.
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참고문헌 (16)

  1. Dean, R.G. and Dalrymple, R.A., 1984, Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists, World Scientific, Singapore. 

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  4. Falnes, J., 2002, Ocean Waves and Oscillating Systems :Linear Interactions Including Wave Energy Extraction, Cambridge University Press, Cambridge, UK. 

  5. Folley, M., Whittaker, T.J.T., Henry, A., 2007, "The effect of water depth on the performance of small surging wave energy converter", Ocean Eng., Vol. 34, 1265-1274. 

  6. Gomes, R.P.F., Lopes, M.F.P., Henriques, J.C.C., Gato, L.M.C., Falcao, A.F.O., 2015, "The dynamics and power extraction of bottom-hinged plate wave energy converters in regular and irregular waves", Ocean Eng., Vol. 96, 86-99. 

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  8. Lin, C.C., Chen, J.H., Chow, Y.C., Tzang, S.Y., Hou, S.J., Wang, F.Y., 2012, "The experimental investigation of the influencing parameters of flap type wave energy converters", Proceedings of the Fourth International Conference on Ocean Energy, Dublin, Ireland. 

  9. Lopes, M.F.P., Henriques, J.C.C., Lopes, M.C., Gato, L.M.C., Dente, A., 2009, "Design of a nonlinear power take-off simulator for model testing of rotating wave energy devices", Proceedings of the Eighth European Wave and Tidal Energy Conference, Uppsala, Sweden. 

  10. Lucas, J., Livingstone, M., Vuorinen, M., Cruz, J., 2012, "Development of a wave energy converter(WEC) design tool-application to the WaveRoller WEC including validation of numerical estimates", Proceedings of the Fourth International Conference on Ocean Energy, Dublin, Ireland. 

  11. Nam, B.W., Hong, S.Y., Kim, K.-B., Park, J., Shin, S.-H., 2011, "Numerical analysis on wave-induced motion of floating pendulor wave energy converter", J. Korea Society Ocean Eng., Vol. 25, No. 4, 28-35. 

  12. Nam, B.W., Hong, S.Y., Shin, S.H., Hong, S.W., Kim, K.B., 2012, "Prediction of the hydrodynamic performance of the floating pendulum wave energy converter in regular and irregular waves", Proc 22nd Int Offshore and Polar Eng Conf, Rhodes, Greece, ISOPE, 607-612. 

  13. Park, J.Y., Shin, S.H., Hong, K.Y., Kim, S.H., 2012, "Study on the wave response and efficiency of a pendulum wave energy converter", Proc 22nd Int Offshore and Polar Eng Conf, Rhodes, Greece, ISOPE, 601-606. 

  14. Penney, W.G. and Price, A.T., 1952, "The diffraction theory of waves and the shelter afforded by breakwaters", Philos. Trans. R.Soc. Lond., Vol. 244A, 236-253. 

  15. Whittaker, T.J.T. and Folley, M., 2012, "Nearshore oscillating wave surge converters and the development of Oyster", Philos. Trans. R. Soc., Vol. 370A, 345-364. 

  16. Whittaker, T.J.T., Collier, D., Folley, M., Osterried, M., Henry, A., Crowley, M., 2007, "The development of Oyster-a shallow water surging wave energy converter", Proceedings of the Seventh European Wave and Tidal Energy Conference, Porto, Portugal. 

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