해상풍력과 수산업 공존 모델

강금석(Keum-Seok, Kang) 한국환경정책학회 2018 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.10

발전소 해수 방류수를 이용한 소수력 개발 방안

강금석(Kang, Keum-Seok),이대수(Lee, Dae-Soo),조화경(Jo, Hwa-Kyung),김지영(Kim, Ji-Young) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06

삼천포 보령 당진 등 국내 대형 기력발전단지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약 150cms로 (100Mwe당 약 5cms) 약 3,000kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있어 이 소수력에너지의 개발 방안을 검토하였다. 발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차를 이용하는 것으로 소수력 발전 방식과 조력 발전 방식의 특징을 동시에 활용하는 것이다. 국내의 기력발전소 가운데 삼천포, 보령, 하동화력발전소에 대하여 소수력에너지 개발방안을 검토하였으며, 배수로에 댐을 축조하여 방류수 전량을 발전에 이용하는 댐식, 배수로 중간에서 방류수 일부를 취수하는 수로식, 배수로의 빠른 유속을 이용하는 조류식 발전 방안을 중심으로 각 발전소의 구체적 적용여건에 따라 다양한 대안을 검토하여 기술적 가능성 및 경제성이 충분함을 입증하였다.

운전실적자료를 이용한 삼천포 해양소수력 성능평가

강금석(Kang, Keum-Seok),김지영(Kim, Ji-Young),조홍연(Cho, Hong-Yeon) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

발전소 온배수의 원활한 배수를 위한 설계 낙차와 함께 남서해안의 조위변화에 따른 낙차의 이용가능성을 인지하고 소수력 발전 방식과 조력발전 방식의 특정을 동시에 활용하는 해양소수력 발전소를 삼천포 화력발전소 배수로에 최초로 건설하여 운전함으로써 청정 재생에너지 개발 및 CO₂ 저감효과 창출에 이바지하고 있다. 본 연구에서는 삼천포 해양소수력 발전소의 운전실적 자료를 토대로 조위 및 방류량의 변화에 따른 해양소수력의 효율 특성을 분석하고자 한다. 해양소수력 발전소의 효율은 방류량과 유효 낙차의 영향을 직접적으로 받기 때문에 관측한 수위 및 방류량, 해양소수력발전소 운전실적 자료를 토대로 효율분석을 실시하였다. 우선, 소수력 가동 이후 배수로에서의 수위 상승이 명확히 나타났으며, 배수로내 위어에서의 흐름구조가 완전월류 상태에서 불완전월류로 바뀌면서 배수로 전체의 수면 불안정성이 크게 증가하였으나, 배수로의 범람이나 순환수 계통에의 큰 영향을 초래할 만한 수준은 아니었다. 성능시험 결과, 최대출력, 평균출력, 최소출력 모든 부분에서 설계 보증치 이내의 값을 보였으며, 효율 또한 설계 보중치를 상회하는 결과를 보였다. CWP 유량 분석결과, 소수력 발전소에서의 유량이 과소 측정되고 있음을 확인하였으며, 최대낙차에서 최대효율을 보이고, 저낙차일 때는 보증치보다 효율이 낮게 나타나는 결과를 보였다. 또한 조위조건을 고려한 유량을 이용하여 산정한 효율 곡선이 보증치와 가장 일치하였으며, 전체 시스템 효율은 비교적 양호한 상태임을 알 수 있었다.

소집단 탐색을 활용한 고무성형 공정에서의 불량발생 원인 분석

강금석(KEUM SEOK KANG),최정훈(JEONG HOON CHOI),김태현(TAE HYUN KIM),김민욱(MIN WOOK KIM),김민수(MIN SU KIM),김기범(GI BUM KIM),강동길,송길태(GIL TAE SONG) 한국정보과학회 2022 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.06

하동화력발전소 방수로 조류식 발전량 산정 및 시스템 설계

강금석(Kang, Keum-Seok),김지영(Kim, Ji-Young),이대수(Lee, Dae-Soo),이광수(Lee, Kwang-Soo) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06

국내 대형 기력발전단지에서 냉각수로 사용되고 방류되는 해수는 약 150cms로 (100Mwe 당 약 5cms) 약 3,000kW 이상의 수력에너지를 보유하고 있으나, 현재 활용되지 못하고 그대로 해양으로 방류되고 있다. 발전소 방수로는 흐름조건이 비교적 균일하고, 파랑 내습이 없으며 부유사 해조류, 부유물 충돌 등의 문제가 발생하지 않아 자연 해양조건보다 조류력 발전에 매우 유리하나 수심이 낮고, 순환수 계통에의 영향으로 다수의 수차를 설치하기는 어려운 조건을 지니고 있다. 따라서, 인공수로의 균일하고 양호한 흐름조건에 적합한 보다 경제적인 수차를 개발하고, 발전량을 증대하기 위한 수차 배치 기술, 수차 및 발전기 지지구조물의 설계 기술, 계통 연결기술 등을 개발할 필요가 있으며, 이를 위하여 시험용 조류식 발전시스템을 제작하여 수차의 성능 및 전체 발전시스템의 성능을 평가하여 발생되는 문제점을 해결하고자 한다. 본 연구에서는 시험용 조류식 발전시스템을 하동화력발전소 방수로에 적용하기 위하여 현장 특성 분석, 형식 선정, 발전량 산정 등의 시스템 설계를 수행하였다.

터빈설치를 위한 한국 연안 해상풍력발전 부존량 평가

강금석(Keum Seok Kang),오남선(Nam Sun Oh),고동휘(Dong Hui Ko),정신택(Shin Taek Jeong),황재동(Jae Dong Hwang) 한국해안해양공학회 2018 한국해안해양공학회 논문집 Vol.30 No.4

본 연구에서는 한국 연안의 해상풍력 발전을 위한 적지를 검토하기 위해 기상청에서 제공하는 20개 지점의 풍속 자료를 수집하고 이를 분석하였다. 관측된 풍속 자료의 분석을 위하여 Rayleigh 모델과 Weibull 모델을 이용하였으며, 풍속 출현빈도에 따라 연간 부존량을 추정하였다. 풍력발전기 모델로는 출력 1.5~5㎿의 7종류를 선정하여 각각의 성능곡선을 이용하였다. 그 결과, 풍속이 7.15 ㎧ 이상인 지점에서는 Repower-5㎿의 터빈이 높은 에너지 생산이 가능한 것으로 나타났으나 그 이하의 풍속에서는 G128-4.5㎿의 터빈이 유리한 것으로 나타났다. 10 ㎧ 이상의 풍속 출현율이 높은 마라도, 거제도 및 포항의 경우 REpower사의 5 ㎿급 해상풍력발전기 설치 시 설비이용률이 56.49%, 50.92%, 50.08%로 높게 나타났다. In this paper, wind data at 20 locations are collected and analyzed in order to review optimal candidate site for offshore wind farm around Korean marginal seas. Observed wind data is fitted to Rayleigh and Weibull distribution and annual energy production is estimated according to wind frequency. As the model of wind turbine generator, seven kinds of output of 1.5~5 ㎿ were selected and their performance curves were used. As a result, Repower-5 ㎿ turbines showed high energy production at wind speeds of 7.15 ㎧ or higher, but G128-4.5 ㎿ turbines were found to be favorable at lower wind speeds. In the case of Marado, Geojedo and Pohang, where the rate of occurrence of wind speeds over 10 ㎧ was high, the capacity factor of REpower’s 5 ㎿ offshore wind turbine was 56.49%, 50.92% and 50.08%, respectively.

방류수의 수위 및 유량 분석을 통한 해양 소수력 성능평가

강금석(Kang, Keum-Seok),김지영(Kim, Ji-Young),유무성(Ryu, Moo-Sung) 한국신재생에너지학회 2009 신재생에너지 Vol.5 No.3

The Samcheonpo ocean small hydropower plant (SHP) has a special feature of using marginal hydraulic head of circulating water system of fossil fuel power plant as a power source and having the characteristics of general hydropower generation and tidal power generation as well. Also, it contributes to reducing green house gases and developing clean energy source by recycling circulating water energy otherwise dissipated into the ocean. The efficiency of small hydropower plant is directly affected by effective head and flow rate of discharged water. Therefore, the efficiency characteristics of ocean hydropower plant are analyzed with the variation of water level and flow rate of discharged water, which is based on the accumulated operation data of the Samcheonpo hydropower plant. After the start of small hydropower plant operation, definite rise of water level was observed. As a result of flow pattern change from free flow to submerged flow, the instability of water surface in overall open channel is increased but it doesn't reach the extent of overflowing channel or having an effect on circulation system. Performance evaluation result shows that the generating power and efficiency of small hydropower exceeds design requirements in all conditions. Analysis results of CWP's water flow rate verify that the amount of flowing water is measured less and the highest efficiency of small hydropower plant is achieved when the effective head has its maximum value. In conclusion, efficiency curve derived from water flow rate considering tidal level shows the best fitting result with design criteria curve and it is verified that overall efficiency of hydropower system is satisfactory.

화력발전소 해수방류수를 이용한 소수력에너지 개발방안 연구

강금석(Kang Keum-Seok),이대수(Lee Dae-Soo),송영철(Song Young-Chul) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10

인공수로에서의 수평 배열 헬리컬수차 현장시험 사례와 문제점

강금석(Kang, Keum-Seok),김지영(Kim, Ji-Young),이광수(Lee, Kwang-Soo),명철수(Myung, Cheol-Soo) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06

국내외에 아직 개발 실적이 없는 발전소의 해수방류수를 이용한 조류식발전시스템의 개발을 위하여, 현재 하동화력발전소 해수방수로를 대상으로 헬리컬 수차를 이용한 조류식발전 시험설비를 제작 완료하고, 성능 시험이 진행 중이며, 본 연구에서는 성능 시험 과정에서 나타난 제반 문제점을 제시하고 그에 대한 원인 및 대책을 분석해 보았다. 본 시험설비는 인공수로에서 수평 배열 헬리컬수차로서 기계장치의 안정성 및 수차의 효율을 평가하고자 하였다. 조류식 시험장치는 배수로의 빠른 유속으로 인하여 시공이 매우 어려웠으며, 인공수로임에도 불구하고 유지관리를 위한 적정 구조 선정이 곤란한 상황이었다. 또한, 헬리컬 수차는 서로 직렬연결되어 운전할 수 있는 장점이 있으나, 본 연구와 같이 다수의 수차가 연결될 경우, 보다 높은 축정렬 정확성, 커플링, 베어링 정밀도 등이 요구되어 효율 감소의 원인이 됨을 확인하였다. 본 장치는 시험용으로서 정밀한 베어링 및 수밀구조, 증속장치를 채택하지 않았으나, 상업용에서는 이를 개선할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 수차의 설치와 유지관리 조건 향상, 수차 통과부의 유황 개선, 수차의 효율 향상을 위하여 조류식 수차에도 유도수로와 casing, draft tube와 같은 Confined flow 구조를 일부 채택할 필요성이 있다고 판단된다.

해양소수력 건설에 따른 방류수로의 수위 변화 특성 분석

강금석(Kang, Keum-Seok),김지영(Kim, Ji-Young),유무성(Ryu, Moo-Sung) 한국해안해양공학회 2009 한국해안해양공학회 논문집 Vol.21 No.5

삼천포 화력발전소에서 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소를 건설하였다. 본 연구에서는 해양소수력 발전소 건설시 가장 중요한 문제인 기존 화력발전소의 순환수 계통에 미치는 영향을 평가하기 위한 방안으로 배수로 수위의 해양소수력 건설 이전, 건설 중, 건설 이후 해양소수력 운전 상태에서의 변화를 예측한 값과 실제 계측값을 분석하였다. 설계시 일반적으로 이용되는 개수로 수리식에서부터 Flow 3D를 이용하여 3차원적인 수리해석 기법을 이용하는 것까지 다양한 예측을 시도하였고 관측을 통하여 검증하고자 하였다. 예측치와 실제 관측치의 비교 결과, 수위의 전체적인 평균값은 예측치와 관측치가 유사하였지만 수위의 변화 폭은 건설 중과 해양소수력 운전 상태에서 매우 크게 나타났다. 또한, 소수력 건설 이전에는 표준위어식과 Honma식의 예측값이 관측값과 가장 유사하였으나, 소수력 건설 이후에는 HEC-2, HEC-RAS, Flow-3D의 예측값이 실측값과 가까운 결과를 보였다. A small hydropower plant(SHP) using cooling water discharged from the power plant was constructed in Samcheonpo. This study presents predicted and measured hydrological data in the construction process of small hydropower plant in order to evaluate characteristics of water level variation of cooling water discharge channel which is a key factor in the design of SHP since the water level rise of channel is related to impact on circulating water system of the existing power plant. Various methods were applied for prediction of water level variation in the design stage from simple empirical formula to sophisticated 3-dimensional CFD method. Measured results reveal that mean value was similar between measured and predicted, but measured results were larger than predicted in deviation. Moreover, simple formula, i.e. standard weir equation and Honma equation, were more useful before installation of SHP, but sophisticated methods during operation of SHP.