진동수주형 파력발전기의 에너지 흡수효율 해석

Abstract

A numerical analysis is made to investigate the wave absorption efficiency of a OWC-type wave power generator. Energy absorption by an OWC(Oscillating Water Column) air-chamber is computed in regular waves, taking account of the oscillating surface-pressure, due to pressure drop, across the duct of the air chamber. The problem is formulated in the scope of potential theory and solved by the Localized Finite Element Method(LFEM), based on the classical variational principle. The efficiency of energy absorption is investigated by changing wave conditions, sea-bottom slope and pressure drop coefficient.1. 서 론진동 수주형(Oscillating water column) 공기 챔버는 일반적인 박스형태의 방파제에 비해 비교적 능동적인 방파조건을 만들 수 있기 때문에 최근 들어 이를 이용한 소파제 개발에 많은 관심이 집중되고 있다.(홍도천, 2002; Hong et al., 2004; 최학선 등, 2004) 또한 진동수주형 방파제는 방파효과 외에도 내부 공기압을 이용한 발전이 가능하기 때문에 방파제뿐만 아니라 해안에 설치하는 경우에 파력발전(김진하 등, 2006)을 할 수 있는 부가적 이득을 얻을 수 있는 특징이 있다. 이러한 진동수주형 공기챔버의 파력흡수에 대한 연구는 이미 Ogilvie(1969), Falco and Sarmento(1980), Evans(1982), Falnes and McIver(1985)등에 의해 기본적인 이론이 정립되어있다. 본 연구에서는 해안에 설치된 고정식 진동수주형 공기챔버 방파제에 대하여 최적의 에너지흡수 효율을 내기위해 필요한 여러 가지 설계인자를 변화시켜가며 공기챔버 방파제에 의한 파랑에너지 흡수 효율을 고찰하여보았다. 최적 효율을 내기 위해 필요한 기본적인 설계인자로서, 공기챔버 내의 해저지반형상, 공기챔버 덕트 크기와 챔버 내 압력감쇠계수를 변화시켜가며 파랑 에너지 흡수효율을 수치적으로 계산하였다.