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실험적 방법을 이용한 파력발전용 임펄스터빈 및 웰즈터빈의 성능고찰
김길원(Kilwon Kim),박세완(Sewan Park),노찬(Roh Chan),안현정(Hyeonjeong Ahn),하윤진(Yoon-Jin Ha),박지용(JiYong Park) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
진동수주형 파력발전은 유지보수성 및 운용의 안전성 등이 상대적으로 우수하여 지속적인 연구개발이 진행되어 왔고, 다양한 장치가 개발되어 실해역 시험을 수행하였으며, 국내에서는 시험운용을 통한 장기자료를 취득 중에 있다. 진동수주형 파력발전장치는 3단계의 에너지변환 과정을 거치기 때문에 각 단계별 상호간섭이 복잡하게 발생한다. 실해역에 설치된 파력발전장치는 입력에너지 및 각 단계별 에너지변환 출력의 정확한 계측이 어려울 뿐만 아니라 입력에너지가 변동적이어서 실해역 운용데이터를 이용한 시스템 성능분석에 제한이 많다. 이에 실험실에서 통합모형실험을 수행하여 시스템의 특성을 분석할 필요가 있다. 본 연구는 통합성능해석을 위한 모형시험의 전단계 연구로, 사용 될 모형터빈의 특성을 실험적인으로 고찰 하고자 한다. Oscillating water column(OWC) wave power converter has been continuously developed due to its relatively excellent maintainability and safety of operation, and various devices have been developed and tested in real sea conditions. Since the OWC wave power converter have three steps of energy conversion, the complicating interaction is occurred at the each converting step. The wave power plant installed in the real sea is difficult to accurately measure the input energy and the output energy for each stage. Because of the variation of input energy. there are many limitations to evaluation the system performance using the real sea operation data. Therefore, it is necessary to investigate the characteristics of the system by conducting an integrated experiment model in the laboratory. This study is a preliminary study of the model test for integrated performance analysis, and intends to examine the characteristics of the model air turbine to be used in integrated model test.
김길원(Kilwon Kim),이정기(Jeongki Lee),고태경(Taekyeoung Ko),최종수(Jongsu Choi) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
본 연구에서는 성능시험에 있어 반드시 선행되어야 한 측정불확도에 대한 내용을 다룬다. 측정불확도의 국제표준 및 국내표준(KS Q ISO/IEC 17025)의 내용을 리뷰하고, 일반적인 측정불확도 추정 절차에 대하여 설명한다. 측정불확도 추정 절차에 따른 분석 사례를 소개하고 교정성적서의 예시를 설명한다. 마지막으로 IEC/TS 62600-100에서 제안하는 방법을 적용하여 파력발전장치 실해역 계측 데이터를 바탕으로 수행한 성능평가 내용을 소개하고, 향후 측정불확도를 포함한 파력발전 성능시험 성적서 작성을 위한 측정불확도 요소를 분석하여 소개하고자 한다. This study deals with the measurement in uncertainty, which must be preceded in the performance test. The international and domestic standards documents of measurement in uncertainty (KS Q ISO/IEC 17025) are reviewed, and the general procedure for estimating measurement in uncertainty is explained. An example of analysis according to the measurement in uncertainty estimation procedure is introduced and an example of a calibration certificate is explained. By applying the method proposed in IEC/TS 62600-100, the performance assesment performed based on the real sea measurement data of the wave power plant is introduced. Lastly, by applying the method proposed in IEC/TS 62600-100, the performance evaluation performed based on the real sea test measurement data of the wave power plant is introduced, and analysis of measurement in uncertainty factors for the preparation of the wave power performance test certificate including the measurement in uncertainty in the future are introduced.
김길원(Kilwon Kim),박세완(Sewan Park),박지용(JiYong Park),김경환(Kyong-Hwan Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7
본 연구에서는 진동수주형 파력발전의 연간발전량 산정시 필요한 공기터빈의 댐핑특성에 대하여 고찰하였다. 진동수주실의 수위 변동으로부터 유량과 압력을 얻게 되고, 두 물리량의 곱이 공압출력이 되어 터빈의 입력값으로 적용 된다. 유량과 압력은 챔버와 덕트의 노즐비에 의하여 결정되는 물리량 이지만 이는 예측이 가능한 값이기 때문에 공기터빈의 댐핑특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 진동수주형 파력발전장치에 가장 널리 사용되는 임펄스터빈과 웰스터빈의 댐핑특성을 수치해석적인 방법을 이용하여 고찰하였다. 다양한 입력유량 및 회전속도 조건 중에서 유량과 압력의 관계를 도출하여 광범위하게 적용할 수 있는 손실계수를 제안하였다. In this study, the damping characteristics of the air turbine are investigated for Oscillating Water Column(OWC) type wave energy conversion, which is required for calculating the annual power generation. The flow rate and pressure are obtained from the variation of the water level in the OWC chamber, and the product of the two value becomes the pneumatic power finally. The flow rate and pressure are values determined by the nozzle ratio of the chamber and the duct, but it is an predictable value, so it is important to understand the damping characteristics of the air turbine. In this paper, the damping characteristics of impulse turbines and well turbines, which are most widely used in OWC type wave conversion, were investigated using numerical analysis methods. The relationship between flow rate and pressure was derived under the various input flow and rotational speed conditions, and a loss coefficient that can be widely applied was proposed.