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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이영호
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2018
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우리나라의 연안은 총 1,400만kW의 해양에너지가 부존되어 있는 것으로 추정되며, 특히 세계적으로 보기 드문 조류발전의 적지이다. 삼면이 바다인 우리나라는 해양에너지의 잠재량이 높고, 이용하는데 매우 유리한 환경을 갖고 있다. 조류발전은 조력발전과 달리 댐을 만들 필요가 없으며, 조류의 흐름이 빠른 곳을 선정하여 그 지점에 수차발전기를 설치하고, 자연적인 조류의 흐름을 이용하여 설치된 수차발전기를 가동시켜 발전하는 기술이다. 조류터빈은 조류속도가 빠를수록 발전량이 증가하며 그에 따라 경제성이 확보된다. 하지만 선행연구들의 결과에서 조류터빈의 경제성을 확보하기 위해서는 평균 유속이 2m/s 이상인 곳에 설치되어야 하므로 설치 장소에 대한 제한이 있다. 조류터빈시스템의 출력향상을 위한 연구들이 진행되고 있으며, 이러한 연구들은 터빈으로 유입되는 유속을 증가시키거나 상반전과 같이 터빈을 추가하여 사용하는 방법이 주를 이룬다. 본 논문에서는 낮은 유속지역에 적합한 조류발전장치 개발을 목표로 하며, 조류터빈의 성능향상을 위해 단방향의 디퓨저를 결합하여 유체의 흐름에 따라 발생하는 디퓨저 전후단의 압력차를 이용하여 조류터빈으로 유입되는 유속을 증가시키고자 하였다. 첫 번째 해석으로 NACA 및 S시리즈 에어포일을 적용한 조류발전터빈을 각각 설계하였으며, 이 터빈들에 대한 성능해석을 수행하였다. 또한, 유입 유속의 증가를 위해 조류발전에 적합한 디퓨저를 설계하여 CFD해석을 통해 내부유속 변화를 확인하였다. 그리고 디퓨저를 적용한 조류발전터빈의 성능해석을 수행하였으며, 장치의 스케일에 따른 CFD해석을 통해 터빈의 출력계수의 경향성을 확인하였다.
목차
1. 서 론1.1 연구배경 11.2 연구동향 31.3 연구목적 72. 수평축 터빈 블레이드 설계2.1 수평축 터빈의 공기역학 82.1.1 운동량 이론 82.1.2 Actuator disk 이론 92.1.3 각운동량 이론 112.1.4 날개요소 이론 132.1.5 날개요소 운동량 이론 142.2 7kW 로터 블레이드 설계 163. CFD를 이용한 조류발전 터빈의 성능 해석3.1 S822 익형 193.1.1 격자생성 및 CFD 경계조건 193.1.2 내부 유동장 분석결과 233.2 NACA-63421 익형 363.2.1 격자생성 및 CFD 경계조건 363.2.2 내부 유동장 분석결과 384. 디퓨저 설계 및 반응표면법을 이용한 형상 최적화4.1 디퓨저 기본설계 514.2 디퓨저 기본설계에 대한 CFD 성능해석 564.2.1 격자생성 및 CFD 경계조건 564.2.2 내부 유동장 분석결과 584.3 반응표면법을 활용한 디퓨저의 형상 최적화 664.3.1 반응표면법 664.3.2 설계 요소 선정 및 CFD 경계조건 674.3.3 내부 유동장 분석결과 및 반응표면 설정 714.3.4 반응표면법 해석결과 725. 디퓨저를 적용한 조류발전 터빈의 CFD 성능해석5.1 격자생성 및 CFD 경계조건 855.2 조류터빈의 성능평가 905.2.1 기본 디퓨저 형상에 대한 조류터빈의 성능평가 905.2.2 디퓨저 최적화 형상에 대한 조류터빈(S822)의 성능평가 945.2.3 디퓨저 최적화 형상에 대한 조류터빈(NACA-63421)의성능평가 1045.3 디퓨저를 적용한 조류발전 터빈의 용량별 성능 비교 1146. 결론 120References 121Bibliography 123
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