방파제 연계형 30kW급 파력발전용 임펄스터빈의 설계와 성능평가

Abstract

진동수주형 파력발전장치는 간단한 에너지변환 구조와 유지보수의 용이성 때문에 타 파력발전장치에 비해 상용화에 가장 근접한 장치이다. 본 논문은 도서지역의 방파제에 연계할 파력발전장치의 2차 에너지변환장치로서 임펄스터빈을 설계하고 성능평가 함을 목적으로 한다. 먼저 적지해역과 방파제의 규모에 적합한 기당 30 kW급 발전장치용 임펄스터빈의 개념설계를 수행하고 용수파력발전장치 설계에서 사용한 Hong et al.[2016] 의 연구방법론을 바탕으로 직경을 도출 하였으며, 수치해석을 통하여 다양한 설계변수의 민감도 해석을 진행하였다. 이를 바탕으로 도출된 기본 임펄스터빈의 형상에 더하여 날개 스팬방향으로 뒤젖힘각을 적용한 로터형상과 그 끝단에 링을 부착한 링형(Ring-type) 터빈 형상을 수치해석적 방법으로 제안하여 총 3개의 후보터빈을 도출하였다. 도출된 터빈들의 성능검증을 위하여 왕복유동이 재현 가능한 풍동에서 실험을 실시하여 각 터빈의 성능을 다양한 입력조건에서 평가하였고, 그중 링형 터빈이 설계점에서 최대 52.9%의 우수한 터빈 효율을 주는 것으로 확인하였다.