초록 ▼

최종목표
연구개발의 최종 목표는 제3세대의 발전형 방파제의 시스템 개발을 통한 발전 시스템의 개발이며, 크게 발전기가 설치될 발전형 방파제 내의 통수로에서 최대 유속을 발생시키기 위해 해수교환형 방파제의 형상 최적화와 발전 시스템의 성능 향상을 위한 연구개발로 구성된다. 최적의 발전 용량을 확보하기 위하여 다음과 같은 목표를 포함하고 있음
o 발전 시스템 개발
- 기존의 상용화된 발전 터빈을 바탕으로 터빈형상의 수정 보완을 통하여, 저속의 흐름에서 최대의 발전 용량을 확보할 수 있는 고효율의 발전 시스템 개발

최종목표
연구개발의 최종 목표는 제3세대의 발전형 방파제의 시스템 개발을 통한 발전 시스템의 개발이며, 크게 발전기가 설치될 발전형 방파제 내의 통수로에서 최대 유속을 발생시키기 위해 해수교환형 방파제의 형상 최적화와 발전 시스템의 성능 향상을 위한 연구개발로 구성된다. 최적의 발전 용량을 확보하기 위하여 다음과 같은 목표를 포함하고 있음
o 발전 시스템 개발
- 기존의 상용화된 발전 터빈을 바탕으로 터빈형상의 수정 보완을 통하여, 저속의 흐름에서 최대의 발전 용량을 확보할 수 있는 고효율의 발전 시스템 개발
- Duct 내부유동을 고려한 터빈의 성능 해석 및 형상의 최적 설계
- 설계된 터빈의 단독 수조 실험에 의한 발전 터빈의 성능 최적화
- 발전형 방파제의 축소 모형(1:20~10) 제작 후 통수로 내에 터빈 모형을 설치하여 수리 실험 실시하고 발전량 예측.
o 제3세대의 발전형 방파제의 개발
- 발전형 방파제는 국내 해역의 해양환경 특성(특히, 조석류) 분석을 통해 국내 도서지역에 최적화된 이중 구조의 발전형 방파제의 개념 설계
- 이중 구조 방파제의 M&S (Modeling & Simulation) 기반 최적 설계
- 설계된 발전형 방파제의 수력학적 특성 및 통수로 내 발전기 설치 위치에서의 유속분포에 대하여 수리 실험을 통해 정식화하고, 그 결과를 분석하여 연구 개발의 타당성 확보
- 발전형 방파제 건설 비용 및 경제성 분석을 통해 비용 저감책 마련
개발내용 및 결과
o 본 연구를 통한 개발 목표는 제 3세대 발전형 방파제로서 이중구조의 해수교환형 방파제를 개발하는 것임
o 케이슨 공법의 방파제 건설의 경우 방파제의 중앙 직립부를 개조하여 해수 저장조로 사용하고 방파제의 내·외부와 해수 저장조를 연결하는 통수로를 설치하여 방파제의 내부에 발전 터빈의 설치 공간을 확보하여 발전과 유지·보수가 용이하도록 함
o 이를 위해 발전형 방파제의 개념적 설계와 실험 및 수치해석을 통해 시스템의 발전 가능성을 확인하였고, 터빈 형상 및 발전기의 설계와 제작을 통해 최종 발전량을 산출하여 제안된 기술을 검증함
기술개발 배경
o 도서지역의 경우 해저캐이블을 통한 전력 공급을 해오고 있지만 이러한 해저케이블의 경우 고장이 잦고 기존의 신재생에너지 발전의 경우 실제적인 활용성이 낮아 활용도가 낮음
o 따라서 기존의 방식을 벗어나는 지속적인 전력 공급이 가능할 수 있는 청정에너지 자원 개발이 필요함
o 기존의 방파제의 경우 항만 내 정온도를 확보하기 위한 목적이었으나 항만내 환경오염이 심각하여 최근 해수교환이 가능하도록 발전되어가고 제3세대로 발전이 가능한 발전형 방파제의 개발이 세계적인 방파제 개발이 활발함
핵심개발 기술의 의의
o 본 기술은 세계최초 기술개발로서 국내·외 유사연구사례가 없어 본 연구를 통한 연구방법과 검증 방법을 통해 기술 표준화 등의 가능성이 있을 것으로 예상됨
o 현재 개발된 기술은 순수 국내 제작 업체와의 작업을 통해 이루어져 모든 기술이 국산화로 이루어짐
o 한국의 도서 지역의 방파제 및 원자력 발전소의 안전을 위해 설치된 방파제의 경우 본 연구 개발된 기술을 적용할 경우 기존의 방파제 기능과 효율적이고 안정적인 신재생 에너지 사용이 가능하므로 기술 도입이 가능할 것으로 기대
o 국내 건설사들의 국외 방파제 및 토목건축 진출이 이루어지고 있고, 이와 더불어 전세계가 신재생에너지에 대한 관심의 증가로 인해 해외로의 기술 수출로의 가능성 확인
적용 분야
o 기존의 연안 방파제의 개/보수를 통해 도서지역의 전력 공급을 위한 발전시설 확충에 적용 가능할 것으로 기대
o 오염된 만내의 수질향상을 위한 기존의 해수교화형 방파제와 달리 본 연구의 개발된 방파제의 경우 교환 해수 유동의 유속을 증가 시키므로 더욱 효율적인 교환율과 해수의 순환에 영향을 주어 수질향상에 크게 기여 할 것으로 기대
o 현재 건설 예정인 가거도 방파제 등의 신설시 케이슨을 이용한 공법을 사용하므로 간단한 설계 변경으로 적용성이 높음
o 강의 하류 혹은 원전의 냉각수의 배수로등의 균일한 유동장이 형성되는 곳에 손쉽게 개발된 터빈의 적용이 가능할것으로 판단
o 가로림만의 조력발전소와 같이 해수에 의한 환경오염발생 본 연구 개발 내용을 적용하여 문제 해결에 응용 가능

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 13
• 목 차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 1. 연구 개발의 배경 ... 19
• 2. 현행 해양신재생 에너지의 개발 조건 및 문제점 ... 19
• 3. 방파제의 개발 발전 단계 ... 21
• 4. 연구 개발의 목표 ... 22
• 5. 제3세대 발전형 방파제의 요소별 기능 및 특징 ... 23
• 6. 제3세대 발전형 방파제의 발전 가능성 검토 ... 27
• 7. 제3세대 발전형 방파제의 발전 출력 검토 ... 30
• 8. SWOT 분석 ... 31
• 제 2 절 개발 대상 기술·제품의 중요성과 파급효과 ... 31
• 1. 개발 대상 기술·제품의 중요성 ... 31
• 2. 개발 대상 기술·제품의 파급효과 ... 33
• 제 3 절 개발 대상 기술·제품의 관련 현황 ... 34
• 1. 국내·외 기술 현황 ... 34
• 2. 국내·외 시장 현황 ... 38
• 3. 국내·외 경쟁기관 현황 ... 38
• 4. 국내·외 지식재산권 현황 ... 39
• 5. 국내·외 표준화 현황 ... 40
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 41
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 41
• 1. 최종목표 ... 41
• 2. 개발기술의 평가 방법 ... 41
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 42
• 1. 개념설계 및 타당성 검증 – 1차년도 ... 42
• 2. 최적설계 및 타당성 검증 - 2차년도 ... 43
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 44
• 1. 1차년도 ... 44
• 2. 2차년도 ... 46
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 49
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 49
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 50
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 50
• 1. 연구개발 추진 일정 및 실적 ... 50
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 53
• 1. 1차년도 추진 형황 ... 53
• 2. 2차년도 ... 77
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 98
• 제 1 절 시장 현황 ... 98
• 1. 국내 시장 ... 98
• 2. 해외 시장 ... 98
• 제 2 절 적용성 및 사업화 전망 ... 98
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 99
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 100
• 끝페이지 ... 100