Small hydropower systems have emerged as an attractive solution for areas with low head and flow rates, offering versatility for implementation in diverse locations such as rivers and wastewater treatment plants. This research specifically focuses on exploring the potential of small hydropower generation within wastewater treatment plants. Through the utilization of computational fluid dynamics (CFD) analysis, the study successfully predicted the torque and power generation capacity of the installed turbine. The analysis underscored the effective control of fluid flow achieved through careful turbine design, including considerations of blade shape and quantity. For instance, in the case of the Tancheon wastewater treatment plant, the study revealed the ability to generate a torque of approximately 7000 Nm, translating to an estimated power production of around 48.3 kW per hour. Ultimately, this research significantly contributes to evaluating the feasibility and viability of small hydropower generation within wastewater treatment plants.

Hydro-electric power is a method of generating electricity from the rotational force of turbine blades by using the potential energy of a river or reservoir water. Recently, the necessity of small hydropower development is expanding due to the development and support of renewable energy, and because of the difficulty and environmental problems of huge dams. The purpose of this paper is to deal with a method of increasing the efficiency of small water turbine that can be adopt in low head condition. In order to improve the turbine efficiency, channel shape is optimized in order to minimize head loss using computational fluid dynamics. The angle values for the contraction and enlargement part of the channel where the turbine is located are found from the analyses. Additionally, three-dimensional analysis is applied to the optimized channel shape in order to confirm the optimized pipe.

The objective of this study is to evaluate the structural safety of the spherical-helical turbine for hydro-power. We analyze fluid-structure interaction of the spherical-helical turbine for hydro-power using ANSYS-CFX and Mechanical. The maximum combined stress, deformation and safety factor of the spherical-helical turbine in cases of three types of materials were obtained by fluid-structural analysis. From structural analysis, the maximum value of the equivalent stress occurred at the shaft of the turbine for three material types. In case of a polyethylene turbine blades, the maximum equivalent stress and safety factor were 3.46 MPa and 7.23. Polyethylene turbine blades were evaluated to be safe except of the turbine shaft. Several researches will be performed based on the results of this study and more research and development of technologies are needed in this field.

Design in small hydro power systems is the detailed work required a variety of epidemiological considerations. However, turbine designers were often feel the limitations due to repetitive calculations or drawings, rather than focusing on finding the turbine performance and efficiency improvements. Furthermore, miss the point in repeating the procedure design process or cross the interface is not easy to keep track of the changes required parameters should also feel the difficulties in efficient design. Improve this unreasonable points, though he design part is insufficient understanding of the hydro turbine, to automate the design to exclude the repetitive operations is the purpose of this study

Numerical analysis using commercial CFD code was carried out to develop the drag force type vertical axis hydraulic turbine for the improvement of the production efficiency of small hydro energy at low flow velocity condition. Blade pressure changes and internal flows were analyzed according to the presence or absence of the hydraulic turbine blade holes at flow velocity of less than 1.0~3.0 m/s. According to the numerical results, the pressure and flow velocity is severly affected by the flow velocity in turbine blade with no holes, while the influence of flow velocity is comparatively decreased in turbine blade with holes. It is also found that the pressure and flow velocity on the blade surface with holes are evenly distributed with no singular location and it is believed that forming a hole in the blade may be helpful in terms of structural safety.

최근 몇 년간 신재생에너지에 관심이 증가하고 있는 가운데 초기 투자비용이 높고 부정적 여론으로 인해 소수력발전소 개발이 부진한 실정이다. 그러나 소수력발전은 다른 신재생에너지에 비해 에너지 변환효율 및 밀도가 높고 이산화탄소를 배출하지 않아 대체에너지로써 개발 및 확대가 필요하다. 본 연구의 목적은 GIS를 기반으로 한 소수력 발전 가능 지역을 나타내는지도 애플리케이션 개발이다. 애플리케이션을 통해 소수력발전소 건설 예상 지점을 선택하고 사용수량과 발전용량을 산출한 후 경제성 평가를 수행하여 지점의 타당성을 검토할 수 있다. 강수량 등 관련자료가 풍부한 강원도 영월군을 대상지역으로 하여, 국가 수자원관리 종합정보에서 제공되는 수위관측소의 수위 자료와 강우관측소의 강우자료를 통해 산출한 유출량자료를 비교·분석하여 사용유량을 산출하였다. 이를 토대로 소수력 발전소 예상 설치 지점의 예상발전용량과 연간전기생산량을 산정하였으며, 비용편익비를 통한 경제성 분석을 실시하였다. 본 연구 결과의 활용 측면에서 유효낙차 별로 예상발전량, 연간전기생산량, 경제성분석 등을 단시간에 평가할 수 있고, 전국을 대상으로 잠재되어 있는 소수력 발전 가능지역을 선별하는데 활용될 것으로 기대된다. 또한 장소의 제약 없이 현장에서도 간편하게 소수력 발전 가능지역을 선별할 수 있는 장점이 있다.

태양 에너지, 풍력에너지, 폐기물에너지 등의 친환경적인 신재생에너지 중에서도 온실가스의 배출량이 가장 적으며 다른 에너지원에 비해 높은 에너지 밀도를 가진 소수력은 상대적으로 낮은 경제성으로 인해 과거에는 개발이 활발하게 이루어지지 않았다. 그러나 2013년 10월 말, 우리나라 소수력발전소 전체 설비용량은 159,975㎾로 팔당수력의 발전용량(120,000㎾)을 넘어설 정도로 활발히 개발되어지고 있다. 이는 소수력 발전소의 최적입지조건에 대한 분석을 통해 경제성 높은 발전을 이뤄낸 결과로서 소수력 발전의 경제성은 최적의 입지조건과 직결된다고 볼 수 있다. 그러므로 최적의 입지조건을 선정하기 위해 우리나라 하천에 대한 수문학적 분석 및 소수력자원량 평가에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 제주도를 포함한 5대강 유역 내에 위치한 840개 표준유역을 대상으로 소수력발전 설비용량 및 연간발전량을 산정하기 위해 전국 358개 강우관측소(국토해양부 313개소, 기상청 45개소)를 기준으로 티센망을 구축하였으며, 구축된 티센망과 강우자료를 통해 각 표준유역별 연평균유량을 산정하였다. 연평균 유량 산정 시 유출계수는 수자원장기종합계획(2006)에서 제시한 유출계수를 각 표준유역에 적용하였다. 유량을 주요 매개변수로 하는 소수력 설비용량 및 연간발전량 공식에 시스템 효율과 가동률을 고려하여 낙차별 설비용량 및 연간발전량을 산정하였다. 그 결과 낙차가 높아짐에 따라 설비용량 및 연간발전량은 선형으로 증가하였으며, 단위 유효낙차 당 권역별 최대 설비용량 및 연간발전량은 한강권역의 경우 설비용량 4,140.97㎾, 연간발전량 16,686.46㎿h, 금강권역 2,468.40㎾, 9,946.65㎿h, 낙동강권역 2,728.83㎾, 10,996.11㎿h, 섬진강·영산강권역 160.14㎾, 642.93㎿h로 총 설비용량 9,498.34㎾, 연간발전량 38,272.15㎿h로 산정되었다.

하천의 유입량 변화와 이로 인한 소수력발전소의 수문학적 성능변화에 대한 연구가 수행되었다. 하천에서의 유입량변화를 분석하기 위하여 유량지속특성을 예측할 수 있는 모델이 개발되었고, 이를 기반으로 하여 소수력발전소의 수문학적 성능특성을 예측할 수 있는 모델이 개발되었다. 개발된 모델의 효용성을 확인하기 위하여 안동댐에서 32년간 측정된 월유입량자료를 분석하였으며, 안동댐 상류에 위치한 소수력발전소를 대상으로 하여 수문학적 성능특성을 분석하였다. 안동댐에서

향후 소수력 자원은 풍부한 부존량과 더불어 사회적 온실가스 감축 노력을 바탕으로 대체에너지로서 성장잠재력이 클 것으로 전망된다. 과거에 소수력 개발을 위한 자원조사는 많은 시간과 비용이 드는 현장조사나 종이지도에 의존해 왔다. 그리고 타당성평가, 개발 우선순위 결정과 같은 의사결정시 발전 성능특성과 경제성에만 치중해 왔다. 그러나 최근 들어 경제적인 부문 뿐만 아니라 인문-사회, 환경, 생태적으로 지속가능한 개발이 더욱 강조되면서 이러한 다기준의 고려는

본 연구에서는 하천유역에서 소수력 개발 대상지점에서의 최적규모를 결정하는 방안을 제시하였다. 제시된 방안은 지형 및 수문자료의 구축, 발전소 모의운영, 경제성분석, 최적규모 결정과 같은 일련의 절차로 이루어진다. 최적규모 결정을 위해 경제성 평가지표 가운데 하나인 순현가를 이용하였고, 이를 통해 최적 설계유량과 시설물의 최적규모를 도출하였다. 초기비용의 산출을 위하여 기존 소수력발전소의 비용 자료를 검토하여 함수식을 개발하였고, 편익 산정시 현재 공시된

소수력은 신재생에너지 중에서도 온실가스 배출량이 가장 적은 청정에너지중의 하나이며, 국내 부존량이 매우 풍부하기 때문에 최근 개발에 대한 필요성이 부각되고 있다. 그러나 국내에서 소수력 개발을 위한 자원조사나 연구는 1990년대 이후 매우 미흡한 상황이어서 체계적인 연구가 뒷받침 되어야 할 것이다. 본 연구의 목적은 소수력 개발의 계획단계에서 입지분석을 위한 방법론을 제시하는 것이다. 이를 위해서 제약기준과 입지기준을 설정하고 가중치를 부여하였으며, 각