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500kW급 OWC형 파력발전장치 설계를 위한 임펄스터빈 최적 직경 산출에 대한 연구
A Study of Optimum Design of Impulse Turbine for 500kW Class OWC-type Wave Energy Conversion 원문보기

한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회, 2007 Dec. 05, 2007년, pp.123 - 124  

문재승 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) ,  홍기용 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) ,  신승호 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) ,  현범수 (한국해양대학교 조선해양시스템공학과) ,  김길원 (한국해양대학교 조선해양시스템공학과)

초록
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파력발전은 파랑에너지를 이용하여 유용한 에너지를 얻어내는 것인데, 본 논문에서는 그 가운데 진동수주 (Oscillating Water Column)형을 연구 대상으로 취하였다. 이는 외해에서의 파랑에너지를 공기실에 유입 집중시켜 공기실 내 수면의 승강운동을 증폭시키고 이로 인해 발생한 공기실 내의 공기 흐름을 터빈의 구동력으로 사용하는 것을 말한다. 적지 선정과정에서 채택된 곳의 설계파고를 바탕으로 원하는 정격출력인 500kW를 얻어낼 수 있도록 유량과 임펄스 터빈의 최적 직경을 산출하고자 하였는데 개념설계된 파력발전장치의 덕트가 쌍동형 형태를 취하고 있으므로 한 터빈당 250kW급을 목표 발전용량으로 하였다. 지난 연구를 통해서 기 작성된 터빈 성능도표를 활용하여, 본 연구에서는 1차적으로 임펄스 터빈의 개략적인 직경 및 유량을 구하고, 터빈의 자기 기동 특성을 고려하여 최종적인 형상을 구체적으로 도출하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 관련하여 한국해양연구원 해양시스템안전연구소에서는 수년 간 Oscillating Water Column (이하 OWC)형 파력발전 장치에 대한 연구룔 수행 중에 있으며 실용화를 위해서 연구에 박차를 가하고 있다. 본 논문에서는 그 중 일부로 정격 목표 용량인 50애<W급 파력발전장치를 위한 터빈 설계에 대한 내용이다 2-D Wave Flume에서 실험을 수행하여 실험적 해석 기법과, 상용 Computation Gode(이하 CFD) 인 FLUENT를 사용한 수치 해석적 기법을 활용하여 터빈 시스템의 최적 설계를 하고자 하였다.
  • 설계된 파랑조건에서 목표 발전용량을 만족시킬 수 있는 유량을 산정해야 하기 위해서 공기실, 덕트 및 터빈 시스템을 어느 정도의 범위를 가지고 설계를 해야 하는지에 대한 연구를 수행하였다. 본 단계에서는 공기실 파랑홉수효율을 1이라 보고 (외해의 파랑에너지와 공기실 내의 파랑에너지가 같다고 가정) 원하는 유량을 발생시키기 위한 공기실 및 덕트를 설계하였다.
  • 자료조사와 실험, 수치계산 등을 통하여 최적의 파력발전 장치 시스템을 설계하고자 하였다. 파랑에너지를 우리가 원하는 유용한 에너지로 변환하고자 하는 것이 파력발전 장치의 주목적이므로 본 파력발전장치의 설치 대상 해역의 설계 파랑 조건을 고려하며 목표 발전용량을 효과적으로 얻어낼 수 있도록 이

가설 설정

  • 본 단계에서는 공기실 파랑홉수효율을 1이라 보고 (외해의 파랑에너지와 공기실 내의 파랑에너지가 같다고 가정) 원하는 유량을 발생시키기 위한 공기실 및 덕트를 설계하였다. 또한 이때 터빈의 축계 등의 마찰이나 발전기의 부하로 인한 손실 등은 없다고 가정하고 결과를 산출하였다.
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