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쉬라우드 조류 발전 시스템 상부 두께 변화에 따른 유속 변화에 관한 연구
Numerical Analysis for the Optimum Design of Shroud Tidal Stream Generation System 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.30 no.3, 2018년, pp.134 - 141  

이욱재 (원광대학교 토목환경공학과) ,  이상호 (원광대학교 기계자동차 공학부) ,  한석종 (원광대학교 기계자동차 공학부) ,  정신택 (원광대학교 토목환경공학과) ,  최혁진 (원광대학교 토목환경공학과) ,  고동휘 (한국해양과학기술원 연안개발연구센터)

초록
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쉬라우드 조류 발전 시스템 상부 두께 변화에 따른 유동장 내 유속 변화 연구를 위해 수치 모의실험을 통하여 분석하였다. 본 연구는 일정한 조류 속도 조건에서 수행하였으며, 같은 조건으로 쉬라우드의 성능 분석을 추가 수행하였다. 상부 높이가 증가할수록 유속 변화율은 점차 증가하는 양상을 보였으며, 일정 높이에서 재차 감소하는 경향을 보였다. 또한, 쉬라우드의 성능 평가를 위해 블레이드를 단독 설치한 경우와 쉬라우드와 결합한 형상을 분석한 결과, 쉬라우드 시스템에 의한 유속 증가로 블레이드의 회전력은 증가하였다. 본 연구를 통해 얻은 구조물의 형상과 유동장 내의 유속 분포에 대한 분석 결과는 효율적인 쉬라우드 조류 발전 시스템 개발에 필요한 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Numerical simulations were carried out to investigate the flow velocity changes in the flow field due to the variation in the thickness of the upper part of the shroud tidal power generation system. In this study, it was performed under constant flow velocity condition. In addition, performance anal...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 조류 발전용 쉬라우드 시스템의 기하학적 형상 변화에 따른 내부 유동장에서의 유속 증가율을 확인하기 위하여 수치해석을 실시하였으며, 이러한 쉬라우드 시스템이 실제 터빈 설치가 된다면 어느 정도의 영향을 주는지에 대한 분석까지 수행하였다. 우선, 상부 두께가 증가함에 따라 P1, P2, P3 모든 지점에서의 유속은 소폭 증가하였다.
  • 본 연구에서는 조류발전용 쉬라우드 시스템의 상부 두께에 따른 내부 유속 증가율을 검토하기 위해 3차원 CFD 모델인 FLOW-3D 모델을 이용하여 쉬라우드 내·외부의 유동 해석을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조류 발전은 어떤 방식의 발전인가요? , 2015). 특히 조류 발전은 해양 에너지원 중 가장 상용화에 근접한 기술로써 조류의 운동에너지를 이용하여 수차발전기를 가동, 전기에너지로 변환하는 발전 방식으로 계절 및 기상 환경의 영향을 받지 않으며 안정적인 출력이 가능하다(Kim et al., 2012).
쉬라우드 시스템이 실제 터빈에 설치되었을 때 주는 영향은? 본 연구에서는 조류 발전용 쉬라우드 시스템의 기하학적 형상 변화에 따른 내부 유동장에서의 유속 증가율을 확인하기 위하여 수치해석을 실시하였으며, 이러한 쉬라우드 시스템이 실제 터빈 설치가 된다면 어느 정도의 영향을 주는지에 대한 분석까지 수행하였다. 우선, 상부 두께가 증가함에 따라 P1, P2, P3 모든 지점에서의 유속은 소폭 증가하였다. 하지만 일정 높이 조건에서 재차 감소하는 경향을 보였으며, 쉬라우드주변 유동장의 흐름은 크게 변화하지 않았다. 쉬라우드 내부 유속의 변화는 P1 지점과 P2 지점의 압력차로 인하여 발생하는 것으로 판단된다. 쉬라우드 출구부에서 불안정한 흐름을 보이며 난류를 형성하였으며, 초기 유속 대비 블레이드가 설치되는 P2 지점에서의 유속은 최대 50%까지 상승하였다.
조류 발전에서 중요한 것은? 이러한 조류 발전은 본래 자연이 가진 에너지를 전기에너지로 변환 시키는 기술이 중요하기 때문에 TRL 8(준상용화 단계) 이상 수준의 상용 조류 발전 시스템 개발이 필요하다. 이에 Zhou et al.
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참고문헌 (8)

  1. Dassault System (2015-2016). Solidworks User's Manual. 

  2. FLOW SCIENCE (2017). FLOW-3D User's Manual, Version 11.1. 

  3. Jo, C. H., Lee, K. H., Hwang, S. J. and Goo, C. H. (2016). Flow characteristics inside the duct with various diffuser angles for the single point moored tcp system. journal of new & renewable energy, 12(1), 19-25 (in Korean). 

  4. Kim, J. W. and Lee, S. H. (2012). A study on seawater flow characteristics inside the shrouds used in tidal current generation systems for various geometric angles under constant tidal current velocity. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 24(2), 77-83 (in Korean). 

  5. Kim, K. P., Rafiuddin Ahmed, M. and Lee, Y. H. (2012). Efficiency improvement of a tidal current turbine utilizing a larger area of channel. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 48, 557-564. 

  6. Ministrry of Trade, Industry and Energy, 2017. 

  7. Oh, N. S., Jeong, S. T. and Ko, D. H. (2015). Experimental study for wave energy convertor using floation lught buoy. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 27(1), 50-55 (in Korean). 

  8. Zhou, Z., Scuiller, F., Charpentier, J., Benbouzid, M. and Tang, T. (2014). An up-to-date review of large marine tidal current turbine technologies, Proceedings of the Power Electronics and Application Conference, Shanghai, China, 5-8. 

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