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김길원(Kilwon Kim),박세완(Sewan Park),박지용(JiYong Park),김경환(Kyong-Hwan Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11
본 연구에서는 진동수주형 파력발전의 공기터빈으로 사용되는 널리 사용되는 웰스터빈의 스케일 효과에 대하여 고찰하였다. 웰스터빈은 형상 및 작동원리로 인하여 댐핑특성이 입사파조건에 따라 선형이라는 장점을 가지고 있어 진동수주실 통합성능 해석에 사용되는 경우가 많다. 하지만 웰스터빈은 점성력에 의해 토크가 발생되기 때문에 레이놀즈수의 영향을 크게 받는다. 본 논문에서는 웰스터빈의 레이놀즈수 영향을 고찰하가 위하여 동일한 터빈의 직경에 따른 성능해석을 수행하여 스케일에 따른 영향을 살펴보았다. In this study, the scale effect of the wells turbine was investigated, which is widely used as an air turbine of oscillating water column(OWC) type wave power conversion. Well turbine has the linear damping characteristics because of the shape and operation principle under incident wave conditions. Therefore, it is often used for analysis of the integrated performance of the oscillating water column. However, the wells turbine is highly affected by the Reynolds number because torque is generated by viscous forces. In this paper, in order to investigate the effect of the Reynolds number of a wells turbine, a performance analysis according to the diameter of the same turbine was performed to investigate the effect of the scale.
김길원(Kilwon Kim),박세완(Sewan Park),안현정(Hyeonjeong Ahn),박지용(Jiyong Park) 한국해양환경·에너지학회 2022 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6
파랑에너지의 변동성은 진동수주형 파력발전장치의 실해역 운용에 있어서 가장 큰 어려움으로 작용한다. 때문에 공기 터빈의 비정상적인 특성을 이해하는 것은 해양에서 더 많은 에너지를 추출하기 위하여 반드시 필요하다. 본 논문은 파랑 시뮬레이터를 이용하여 비정상 성능을 평가하는 실험적 방법을 제시한다. 특히 임펄스 터빈의 관성 모멘트의 영향에 대하여 실험적인 방법으로 조사하였다. 비정상 및 자기기동특성을 실험적인 방법을 이용하여 규칙파 조건에서 연구하였다. The fluctuation of incident wave energy is a major problem in sea tests. Therefore, understanding the unsteady performance of air turbine has become an important focus of research to extract more energy from the ocean. The experimental method for evaluating the unsteady performance using a wave simulator is presented. The effects of the moment of inertia of the turbine are investigated using a wave simulator test rig. The unsteady and self-starting characteristics are studied at different moments of inertia of the turbine under regular wave conditions using an experimental method.
진동수주형 파력발전용 공기터빈 형식에 따른 특성 비교 분석
김길원(Kilwon Kim),박세완(Sewan Park),노찬(Roh Chan),박지용(JiYong Park) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5
본 논문은 진동수주형 파력발전시스템의 2차 에너지변환장치로 사용되는 공기터빈의 특성을 기존에 발표된 문헌자료를 바탕으로 비교분석하였다. 진동수주형 파력발전 연구개발의 초찬기는 유럽을 중심으로 추진되었으며, 웰스터빈이 사용이 되었다. 뒤를 이어 아시아 국가에서 진동수주형 파력발전에 대한 연구개발이 착수되었으며, 설치적지의 파랑에너지를 고려하여 임펄스터빈이 주로 사용되었다. 호주 등 지역에서는 양방향 반작용형 터빈을 자체 개발하여 사용하였다. 일정기간 실해역 실증을 통해 취득한 데이터를 바탕으로 입력에너지에 대한 변동성이 시스템의 설계 및 최적운용에 예상보다 심각한 문제점을 유발하고 있는 것을 확인하고 정격제어를 위한 여러 가지 연구들이 현재 진행되고 있다. 특히 유량제어 밸브를 이용한 입력되는 공기에너지를 직접제어 하는 방법이 실험실 스케일 수준에서 추진되고 있고, 터빈의 관성을 향상시켜 변동성 제어에 이득을 보기 위하여 방사형 터빈의 사용이 검토되고 있다. 다양한 터빈의 장단점 및 특성을 분석하여 진동수주형 파력발전의 고도화 연구에 기반을 마련하고자 한다. This paper deals with the comparison study of the air turbine used as the secondary energy conversion device of the OWC(Oscillating Water Column) type wave power generation system based on published literatures. The beginning development of OWC wave energy converting systems in was promoted mainly in Europe, and well turbines were used for secondary energy converting device. Subsequently, development on OWC type wave power generation was initiated in Asian countries, and impulse turbines were mainly used in consideration of the wave energy density of the proposed site. In Australia, the bi-directional reaction turbines were developed and installed in their wave energy power model. Based on the long term operation data, the fluctuation of incident wave energy become a serious problems on design and optimal operation of power system. The various technologies to control the rated power are begin to shave the peak energy. In particular, a method of directly controlling input pneumatic power using a flow control valve is being promoted at the laboratory scale level. Recently, research on a radial turbine is in progress, and it has the benefit to improve the inertia of the turbine, it can control the fluctuation of power. The advantages and disadvantages of various turbines are compared, and this study aims to establish a foundation for advanced research on OWC wave power generation.