현장실험에 의한 조류발전시스템의 실용화 가능성 평가

Abstract

국내에서는 조류 유속이 빠른 곳이 다수 존재하여 전세계적으로 조류발전의 상용화 가능성이 매우 높다. 이에 다수 연구자들이 조류발전 상용화를 위한 현장실험을 진행하고 있으며, 한국해양과학기술원에서는 시험발전에도 성공하였다. 본 연구에서는 헬리컬 터빈을 적용한 조류발전 시험발전소의 실험값들을 바탕으로 조류발전 상용화에 필수적인 발전효율을 각 단계별로 검토해 보았다. 실험장소는 해남과 진도 사이의 울돌목 수로이고 지름 3.0 m의 헬리컬 터빈이 사용되었다. 수직회전축에는 변형율 게이지를 이용하여 토크를 추정하였고, 증속기를 통과한 수평회전축의 회전력은 자기토크센서를 설치하여 측정하였다. 실제 발전기와 전력변환장치가 부착되어 최종적으로 생산된 전력량이 제시되였다.변형률게이지를 바탕으로 흐름에너지를 회전에너지를 변환하는 헬리컬 터빈의 효율은 유속 2.0-3.4 m/s에서 37.2%로 추정되었다. 회전수를 23.2배 증가시키는 증속기의 효율은 89.5%로 계산되었다. 흐름에너지를 전기에너지를 변화시키는 전체 조류발전 시스템의 효율은 27.7%로 측정되었다. 따라서, 조류발전시스템은 흐름에너지를 전기에너지로 일정수준이상의 효율로 변화시킬 수 있으며, 상용화의 가능성이 큰 것으로 판단되었다. 터빈을 적용한 조류발전 시험발전소의 실험값들을 바탕으로 조류발전 상용화에 필수적인 발전효율을 각 단계별로 검토해 보았다. 실험장소는 해남과 진도 사이의 울돌목 수로이고 지름 3.0 m의 헬리컬 터빈이 사용되었다. 수직회전축에는 변형율 게이지를 이용하여 토크를 추정하였고, 증속기를 통과한 수평회전축의 회전력은 자기토크센서를 설치하여 측정하였다. 실제 발전기와 전력변환장치가 부착되어 최종적으로 생산된 전력량이 제시되였다.변형률게이지를 바탕으로 흐름에너지를 회전에너지를 변환하는 헬리컬 터빈의 효율은 유속 2.0-3.4 m/s에서 37.2%로 추정되었다. 회전수를 23.2배 증가시키는 증속기의 효율은 89.5%로 계산되었다. 흐름에너지를 전기에너지를 변화시키는 전체 조류발전 시스템의 효율은 27.7%로 측정되었다. 따라서, 조류발전시스템은 흐름에너지를 전기에너지로 일정수준이상의 효율로 변화시킬 수 있으며, 상용화의 가능성이 큰 것으로 판단되었다.