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배열식 파력발전장치의 파랑 및 조류환경하에서 운동안정성 평가
박지용(J.Y. Park),하윤진(Y.J. Ha),신승호(S.H. Shin),노찬(C. Roh) 한국해양환경·에너지학회 2019 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11
배열식 파력발전장치는 폭방향으로 넓은 구조물에 다수의 로터를 일정간격으로 배치하여 발전하는 장치이다. 폭방향으로 넓은 구조물의 특성상 파랑에 의한 하중과 조류에 의한 하중의 영향을 동시에 받기에 경우에 따라 구조물이 불안정한 거동을 보이며, 이로인해 1차 에너지변환장치인 로터에 사파가 입사하여 에너지 발전효율이 줄어들고, 구조적인 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 파랑과 조류 환경하에서 파랑의 파고, 주기, 방향, 조류의 세기와 방향에 따른 상호영향을 고려하여 배열식 파력발전구조물의 정적 운동안정성을 평가하였다. 기존실험을 통해 계측한 파랑 표류력과 조류력 계수를 통해 시뮬레이션을 수행하였으며, 구조물이 안정적으로 발전할 수 있는 조건에 대해 분석하였다. The arrayed-buoy wave energy converter is a device that generates wave power by arranging a plurality of rotors at regular intervals in a wide platform in the width direction. Due to the characteristics of wide platform in the width direction, the platform becomes unstable in some cases under the influence of the load caused by the wave and the tidal current. As a result, the wave energy converter efficiency can be decreased due to oblique wave entering the rotor, the primary energy conversion device, and structural problems can be occured. In this study, static stability for the arrayed-bouy wave energy converter was evaluated in consideration of the mutual influences of height, period and direction of incident wave and velocity and direction of tidal current. The simulation was carried out using the wave drift force and the tidal force coefficient measured in the previous experiment, and the conditions for the stable generation of the wave energy converter were analyzed.
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하윤진(Y.J Ha),박지용(J.Y. Park),김경환(K.K Kim),이정희(J.H Lee),오재원(J.W. Oh),노찬(C. Roh),장강현(G.H Jang),최장영(J.Y Choi),천호정(H.J Cheon),김재환(J.H Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
본 연구에서는 파력발전장치의 연간발전량을 추정할 수 있는 파력발전장치 통합성능 해석프로그램인 WECAN 프로그램 개발하고 이를 소개하였다. WECAN 프로그램은 진동수주형과 가동물체형 파력발전장치의 통합성능 해석이 수행될 수 있으며, 본 연구에서는 가동물체형 파력발전장치 통합성능 해석에 대하여서만 내용을 소개하였다. 파력발전장치의 연간발전량 추정방법들을 소개하고, 기존의 다른 파력발전장치 통합성능 해석 프로그램과의 차이점을 설명하였다. 본 프로그램은 보다 실용적인 프로그램이 되기 위하여 지속적으로 수정될 예정이다. WECAN program for the integrated performance analysis of wave energy converter was developed, and the WECAN program was introduced in this study. The WECAN program could be performed the integrated performance analysis for both an oscillating water column type and a floating body type, and the WECAN program for the floating body type was only introduced in this study. In this paper, the method for estimation of an annual energy production was introduced, and the difference with other integrated performance analysis program was explained. The WECAN program will be constantly modified to be more practical program.
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파력발전 통합성능평가를 위한 WECAN 프로그램 개발방향 고찰
박지용(J.Y. Park),김경환(K.H. Kim),하윤진(Y.J. Ha),박세완(S.W. Park),김길원(K.W. Kim),김정석(J.S. Kim),이정희(J.H. Lee),오재원(J.W. Oh),노찬(C. Roh),최장영(J.Y. Choi),장강현(G.H. Jang),천호정(H.J. Cheon),김재환(J.H. Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7
본 연구에서는 대표적인 파력발전장치 형태인 진동수주형과 가동물체형 파력발전장치를 대상으로 파력발전 통합성능 평가를 위한 WECAN프로그램 개발에 관한 연구를 수행하였다. 파력발전장치 개발을 위해 각 설치환경을 고려하여 적절한 설계를 진행하고 해당 설계안에 대해 발전성능과 안전성을 평가하게 되는데, 기존 연구에서 각 에너지변환단계를 서로 구분하여 해석함으로써 해당 시뮬레이션 결과가 에너지변환단계가 종합하여 연동된 실험 및 실증시험 결과와 차이를 보여 왔다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 파력발전장치를 시스템기술로 접근하여 각 에너지변환단계를 통합하여 해석하고, 최적설계와 최적제어방안 도출을 위해 WECAN(Wave Energy Converter ANalysis) 프로그램을 개발하려 한다. 본 연구를 통해 WECAN 프로그램 개발을 위한 각 에너지변환단계별 해석기술과 단계별 개발방향을 설명하며, 적용 범위와 구현방안에 대해 언급하였다. 해당 프로그램의 연구개발 이후 단계별로 WECAN-DO, WEC-HILS 등의 프로그램을 개발할 예정이며, 이를 통해 국내 파력발전장치 성능평가 및 설계기술을 한 단계 끌어올리고, 앞선 기술을 통해 파력발전장치의 상용화를 선도하려 한다. In this study, we conducted a study on the development of the WECAN program for the integrated performance analysis of wave energy converter for both the oscillating water column type and activated-body type. The design of wave energy converters is conducted considering each installation environment and then, the power generation performance and safety analysis for the design are evaluated. In this process, existing studies have been analyzed by classifying each energy conversion step by step, and have shown differences from experimental and open sea test results. Therefore, in order to overcome this problem, we are developing a WECAN (Wave Energy Converter ANalysis) program by conducting integrated performance analysis approaching the wave energy converter as a system technology and we will derive an optimal design and an optimal control plan for the wave energy converter. In this study, the analysis technology for each energy conversion step and the development direction for each step are described for the WECAN program, and the application scope and implementation plan are mentioned. We also plan to develop WECAN-DO, WEC-HILS and other programs step by step after the R&D of this program. As a result, the performance evaluation and design technology of the domestic wave energy converter will be taken to the next level, and the commercialization of the wave energy converter will be led by these leading technologies.
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