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발전소 해수방수로의 수력개발에 따른 수리특성 분석
Flow Analysis of Thermal Discharge Channel due to Development of Hydropower 원문보기

한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회, 2005 June 01, 2005년, pp.498 - 501  

김지영 (한국전력공사 전력연구원) ,  이대수 (한국전력공사 전력연구원) ,  강금석 (한국전력공사 전력연구원)

초록
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삼천포 등 국내 대형 화력발전단지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약 150 cms로 (100 MWe당 약 5 cms) 약 3,000 kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있어 이 수력에너지의 개발을 추진하고 있다 온배수를 이용한 수력 개발시에는 기존 발전소의 배수로를 변경하여 이용하는 것으로 기존 발전소에 미치는 영향을 최소화하는 것이 중요하다. 본 검토에서는 삼천포화력에 댐식 수력발전소를 건설할 경우 기존 배수로의 수리특성 변화를 3차원 유동해석 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 해석한 결과를 소개하였다. 수치해석 결과를 이용하여 수력에너지의 최적 개발을 도모하였고, 다양한 운전조건을 설계에 반영할 수 있었다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 온배수를 이용한 수력 개발시에는 기존 발전소의 배수로를 변경하여 이용하는 것으로 기존 발전소에 미치는 영향을 최소화하는 것이 중요하다. 삼천포화력에 댐식 소수력발전소를 건설할 경우 기존 배수로의 수리특성 변화를 3차원 유동해석 프로그램인 FL0W-3D와 수면변화해석 프로그램인 HEC-RAS를 이용하여 해석한 결과를 소개하고자 한다.
  • 삼천포화력을 대상으로 댐식 소수력발전소를 건설할 경우 기존 배수로의 수리특성 변화를 3차원 유동해석 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 해 석한 결과를 소개하였다. 적정 댐 높이를 산정하여 소수력의 최적 개발을 도모하였고, 다양한 운 전조건을 설계에 반영할 수 있었다.

이론/모형

  • WGk-e, LES(Large Eddy Simulation)모형이다. 본 과업에 서는 실무적인 관점에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 k-e 난류모형을 사용하였다. 난류확산 을 산정하기 위한 난류운동에너지와 난류확산의 수송방정식은 다음과 같다.
  • 지배방정식의 차분식은 운동방정식의 압력항과 연속방정식의 유속항을 제외하면 모두 양해법으로 차분된다. 연속방정식을 만족하도록 압력항을 계산하기 위해서는 SOR (successive over relaxation) 법과 SADI (special alternation -direction, line implicit)법을 사용할 수 있다. 계산은 (1) 운동방정식을 양해법으로 풀어서 각 방향의 유속을 계산 (2) 연속방정식을 만족하도록 운동방정식의 압력과 유속을 반복 계산 (3) 자유수면, 난류특성, 에너지 수송방정식을 계산 하는 순서로 이루어진다.
  • 지배방정식은 유한차분법을 이용하여 이산화 되는데 , FL0W-3D는 유한차분법에 FAVOR기법을 도입한 유한체적법의 접근법을 사용한다. 해석 영역을 격자로 나눈 후, 이 격자 단위로 계산이 이루어지는데, 각 격자에 대해서 주어진 압력에 대해 다음 시간에서의 속도를 구하며 이 속도를 이용하여 Poisson 방정식 형태의 압력방정식의해 를 구한 다음 다시 속도를 교정하고 그 후에 자유 수면의 해석이 요구될 때는 VOF 방정식을 풀어나가는 방법을 이용한다.
  • 지배방정식은 유한차분법을 이용하여 이산화 되는데 , FL0W-3D는 유한차분법에 FAVOR기법을 도입한 유한체적법의 접근법을 사용한다. 해석 영역을 격자로 나눈 후, 이 격자 단위로 계산이 이루어지는데, 각 격자에 대해서 주어진 압력에 대해 다음 시간에서의 속도를 구하며 이 속도를 이용하여 Poisson 방정식 형태의 압력방정식의해 를 구한 다음 다시 속도를 교정하고 그 후에 자유 수면의 해석이 요구될 때는 VOF 방정식을 풀어나가는 방법을 이용한다.
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