Numerical analysis has been carried out to investigate the characteristics of seawater flow fields and turbine output in a compact double current tidal power generation system for various level differences. There are growing concerns for the development of efficient tidal power generation which is stable and less affected by environmental circumstances as ocean energy. Especially the flow field characteristics in the compact tidal power generation system have a large influence on the system power generation performance. Flow velocity, pressure, and streamline distributions are compared including vertical type turbine out, and it can be predicted that seawater is accelerated by vortex flow in front of the turbine and there is severe turbine output variation due to the water level difference with pressure difference. These results can be applied as basic data for the effective development of compact tidal power generation system.

우리나라 서남해 연안역에서 해수유동을 재현하기 위해 모든 분조를 포함하고 절점변조진폭, 위상보정인자 및 천문인수를 적용한 완전한 형태의 실조석(Real Tide)을 도입하였다. 실조석으로 해수유동을 재현한 결과, 조석의 관측치와 계산치의 상관계수는 1.0으로 진폭 및 위상의 정확도가 매우 우수하였고, U성분 및 V성분으로 구분하여 나타낸 조류는 각각 평균 0.883과 0.936의 높은 상관도를 보여 실조석으로 재현하는 것이 타당한 것으로 보였다. 그리고 잔차류의 관측치와 계산치의 차는 평균 0.006 m/s로 유의미하지 않았고, 그 진 행방향은 서로 매우 유사하였다. 그리고 본 연구의 계산결과에서 관측치와 계산치 간에 나타난 유속성분 오차는 주로 고파랑이나 폭풍을 비롯한 남풍계열의 강한 바람과 같은 기상적 요인에 의한 것이 원인으로 분석되었다. 향후 해수유동 수치모형 실험에서 하나의 변수로 작용하는 기상적 요인을 고려하고 본 연구의 실조석을 재현한다면 계산결과는 더욱 향상될 것으로 기대된다.

Numerical analysis has been carried out to analyze seawater flow field and power generation characteristics of the tidal current power generation system for various multi channel shroud systems. Geometrical multi channel arrangement largely affects the flow field characteristics in the shroud system which power generation performance through turbine blade depends on. Sectional averaged velocity in front of the turbine blade which increases more than 2 times compared with channel inlet is much influenced as well as the flow from the rear with curl. And flow variation results in high inlet velocity in horizontal arrangements of multi channels with mechanical output of the turbine. These results are expected to be used as applicable data for the development of the tidal power generation system with shrouds.

In order to understand the tidal current and mean flow at the west channel of Yeoja Bay in the South Sea of Korea, numerical model experiments and vorticity analysis were carried out. The currents flow north at flood and south at ebb respectively and have the reversing form in the west channel. Topographical eddies are found in the surroundings of Dunbyong Island in the east of the channel. The flood currents flow from the waters near Naro Islands through the west channel and the coastal waters near Geumo Islands through the east channel. The ebb currents from the Yeoja Bay flow out along the west and the east channels separately. The south of Nang Island have weak flows because the island is located in the rear of main tidal stream. Currents are converged at ebb and diverged at flood in the northwest of Jeokgum Island. Tidal current ellipses show reversing form in the west channel but a kind of rotational form in the east channel. As the results of tide induced mean flows, cyclonic and anticyclonic topographical eddies at the northern tip but eddies with opposite spin at the southern tip are found in the west channel of Yeoja Bay. The topographical eddies around the islands and narrow channels are created from the vorticity formed at the land shore by the friction between tidal currents and the west channel.

세계는 지금 본격적인 에너지 기후시대로 도래했으며 녹색성장을 이끌 강력한 에너지 정책이 선진국가 진입의 초석으로 신재생에너지를 활용하여 미래의 에너지 자원으로 동력화하는 것이 21세기 에너지 수요를 충족시키는 개발 목표가 되고 있다. 최근 신재생에너지 개발의 필요성에 따라 해양에너지가 주목을 받고 있다. 해양에너지는 아직 개발되지 않은 가장 유망한 재생 및 청정에너지 자원 중 하나이다. 이에 따라 각 해역에 적합한 조류에너지 변환장치의 개발이 매우 필요하다. 본 연구에서는 조류발전용 터빈에 작용하는 유입각, 해저면 효과 및 공동현상 발생에 따른 효율의 변화를 후류유동특성을 통해 파악하였다. 계산 조건하에서 해저면 효과에 의한 효율저하는 크게 나타나지 않았고, 유입각은 10도 이상부터 효율 저하가 나타났고 45도에서는 출력계수가 7 % 낮게 계산되었다. 유입속도가 증가할수록 토크와 출력계수가 증가하였으나, 공동현상이 발생하는 3 m/s이상부터 오히려 출력저하가 나타났다. 또한 유동특성의 고찰을 통해 유입각이 크고 공동현상이 나타날수록 출력감소의 원인이 됨을 확인하였다.

Numerical simulation has been carried out to analyze seawater flow characteristics for shroud geometry variations with tidal current generation turbine. Seawater flow field characteristics in the turbine system are largely influenced by the shroud geometry. The vortex flow area in the diffuser part of the shroud gradually grows with the increase of shroud angle, but its recirculation velocity gets smaller. The centerline velocity of shroud increases with the length of cylinder part when diffuser part length and angle are constant(2.5m, 0.733rad) for the cylinder-diffuser type shroud system. Seawater velocity on the tip of turbine blade is pretty high, and as radial distance increases from the turbine axis, there is more gap between the fluid velocity isolines. These results in this study will be applicable for optimal design of tidal current generation system.

광양만의 해수유동의 계절별 특성을 현장관측과 3차원 수치모델(EFDC)을 이용하여 파악하였다. 광양만 해수유동 특성은 전반적으로 섬진강 유출량의 계절적 변동, 해수유동구조 및 온배수 등에 의해 복잡한 형태를 보이는 것을 파악할 수 있었고, 이들 자료는 광양만 선박 안전 및 섬진강 하구역 관리의 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

해안매립이 해양의 동수력학, 환경 및 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위하여 3차원 동수력학 수치해석을 실시하였다. 이 연구에서는 방조제 건설에 따른 조석, 바람 및 밀도변화 성분을 포함한 조류와 잔차류의 변화를 수치모의 하였다. -좌표로 변환된 지배방정식은 음해유한차분법을 이용하여 해석하였다. 수치모형은 조석의 4대 주요 구성성분인 M, S, 및 의 조석표를 이용하여 검증하였다. 수치해석결과, 주로 조석 및 바람에 의한 잔차류의 변화가 큰 것으로 나