파력에너지 집중화를 위한 파력렌즈 개발

Abstract

해양 신재생 에너지 중 하나인 파랑에너지에 대한 관심이 점점 커져가고 있다. 파랑에너지를 이용한 파력발전은 다른 해양 신재생 에너지와는 달리 발전 가능한 지역이 제한되지 않고 에너지의 밀도가 높아 소규모 발전이 가능하다. 최근 파력발전 시스템 개발과 동시에 효율 연구에 집중하고 있으며 해양파 집중을 통해 효율을 증가 시키는 연구가 진행되고 있다. 기존에는 고정 잠수식 실린더를 이용한 연구와 볼록렌즈처럼 배열하여 집중화 시킨 연구가 있었다. 본 연구에서는 다수 수직 실린더 구조물의 최적배치를 통하여 파력에너지를 집중화하는 렌즈를 개발하였다. 해상 조건을 고려하여 gravity wave로서 Potential theory를 사용하여 주위 패턴의 특징을 분석하였다. 다방향의 파를 모으기 위해 원형 실린더를 사용하였다. 다방향 불규칙파를 고려하기 위해 directional spectrum을 사용하였다. 실린더 최적 배치 방법은 Genetic Algorithm을 사용하였다. 이 렌즈를 검증하기 위하여, Waimea bay 앞 바다 데이터를 기반으로 Pierson-Moskowitz 스펙트럼으로 비정규파를 구성하였다. Potential theory 기반으로 된 상용소프트웨어인 WAMIT을 이용하여 주위 파랑을 분석하였다. 초점에 대하여 실린더가 존재하지 않았을 때를 2개, 4개 그리고 8개의 실린더에 대해 각각 에너지량을 분석하였다. 실린더가 존재하지 않았을 때 보다 8개의 실린더를 최적배치 함으로써 15%의 에너지가 더 집중화 되었다.