Abstract

Waves progressing into the coastal area can be amplified, swashed and overtopped by a wave overtopping control structure, and it converts the kinetic energy of the waves to the potential energy with a hydraulic head above the mean sea level by conserving the overflow in a reservoir. Then the potential energy in the form of hydraulic head can be converted to electric power utilizing extremely low-head hydraulic turbine. This study aims to find the most optimal shape of wave overtopping structure which maximizes overtopping volume rate of sea water. Laboratory experiments for the performance evaluation of wave overtopping control structures were carried out in three dimensional wave tank, and the three dimensional structure models with planar wave concentration shapes(B/b) were manufactured into five classes, which were optimized by cross sectional parameters of the structure, ie, length of ramp(l), gradient of inclined ramp($cot{\phi}$) and freeboard height of the wave overtopping structure($h_e$) proposed by Shin and Hong(2005). The wave overtopping discharges were investigated with 20 incident wave conditions and wave directions of $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$.

연안으로 입사해 들어오는 파랑은 월파형 파랑제어구조물에 의해 증폭, 월파되어 구조물 배후의 유수지에 위치 에너지로 저장될 수 있으며, 수두차의 형태로 저장된 위치에너지는 초저낙차 수차 터빈을 통해 전기에너지로 변환될 수 있다. 본 연구는 이와 같은 월파형 파력발전에 있어서 주어진 입사파 조건에 대해 최대 월파 유량을 획득하는 월파형 파랑제어구조물의 최적 형상을 도출하기 위한 실험적 연구이다. 월파형 파랑제어구조물의 형상 도출을 위한 수조 실험은 삼차원 조파 수조에서 이루어졌으며, 평면 파랑 집중 형상을 가진 삼차원 구조물의 형상은 5가지의 종류로 제작되었다. 파랑제어구조물은 신과 홍(2005)에서 제안한 월파형 파랑제어구조물의 이차원 단면 형상을 토대로 수로폭 및 수렴각을 가진 삼차원 형상으로 확장한 것이다. 본 삼차원 월파실험에서는 20개의 입사파 조건과 각각의 파에 대한 $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$의 상대 입사각을 부여하여 계측된 월파량을 분석하였다.

Keywords

• Wave energy;
• Wave power generation;
• Wave overtopping;
• Wave overtopping control structure;
• Three dimensional wave overtopping experiment

• 파랑에너지;
• 파력발전;
• 월파;
• 월파형 파랑제어구조물;
• 삼차원 월파실험;