조류발전 단지 설계를 위한 후류 분석

Abstract

본 연구에서는 여러 조류발전시스템을 하나의 조류발전단지에 배치하는 경우, 전방에 위치한 조류터빈으로부터 발생하는 후류의 영향을 LES+BEM모델을 사용하여 분석하였다. 단일 조류터빈을 배치한 경우에 대하여 격자 크기 테스트를 먼저 수행하고, 여러 조류터빈을 간략하게 배치한 단지의 경우에는 터빈회전속도 및 피치제어를 고려한 수치시뮬레이션을 통하여 단지 배치 시 고려되어야 할 사항들에 대해 분석하였다. LES 솔버는 미국 NREL에서 개발한 OpenFOAM 기반 SOWFA 프로그램을 사용하였고, KISTI의 HPC Nurion에서 1,360개의 프로세서를 사용하여 약 10일간 계산을 수행하였다. 단일 터빈 배치로 수행된 격자 크기 테스트를 통하여 터빈 블레이드 당 일정 개수 이상의 격자가 사용될 때 후류의 정확도가 확보되는 것을 확인하였고, 이 결과는 단지 배치 시 적용되었다. 검증 테스트에서는 유입방향 속도 성분외에도 측면방향 속도 성분에 대한 확인이 진행되었다. 단지 배치 시에는 후류의 영향으로 인한 출력 손실을 줄이기 위하여 터빈 전후 간격은 최소 10D 이상을 유지할 필요가 있음을 알 수 있었다.