고정식 파력발전용 OWC챔버의 성능파악을 위한 실험적 연구

An Experimental Study on Performance of the Fixed-type OWC Chamber for Wave-Energy Conversion

본고는 진동수주(Oscillating Water Column:OWC)와 에어터어빈으로 구성된 고정식 파력발전장치의 특성파악을 위한 실험적 연구를 다루고 있다. 실험의 단순화를 위하여 에어터어빈은 이에 등가한 압력강하를 주는 와이어메쉬 스크린으로 대치하여 챔버내 공기유동 및 파랑운동간의 상호작용을 시뮬레이션하였다. 실험은 예인수조에 설치된 조파기를 이용하여 주파수 범위 0.22-0.75Hz인 규칙파 중에서 실시되었다. 실험결과는 홍도천 등 [4]의 2차원 포텐시얼 수치해석결과와 비교되었으며, 상호 잘 일치된 결과를 줌을 확인할수 있었다. 와이어메쉬 스크린을 사용한 공기터어빈의 시뮬레이션 결과로부터 OWC챔버에 미치는 스크린의 영향은 본 연구에서 설정한 실험범위 내에서는 무시할 만한 것으로 나타났다. 정성적으로 볼때 본 형상을 갖는 약 6m정도의 시제품을 제작한다면 주파수 0.3Hz 이내의 해양파중에서 실제 사용이 가능할 것으로 여겨진다.

The present paper describes the experimental study on the fixed-type wave-energy conversion system, consisting of the OWC-type wave-energy absorbing chamber and the duct for the air turbine. For simplicity, a screen of wire mesh was employed in place of an air turbine in order to simulate its effects on OWC chamber. Experiments were performed at the towing tank in regular waves with the frequency range of 0.22-0.75Hz. Comparison wish the numerical prediction using a potential flow-based method [4] was made to validate the capability of numerical code. It was shown that the agreements between measured and calculated results are quite good, giving a confidence in prediction method. Simulation of air turbine using a wire-mesh screen was successful, at least in a qualitative sense, to investigate the inter action between the OWC chamber and an air turbine. Results also showed that the effects of a wire-mesh screen on chamber efficiency are negligible, and the present model can be effectively utilized for the practical use in ocean waves with the frequency range under 0.3Hz.