• 대한설비공학회지:설비저널
• /
• 제40권8호
• /
• pp.37-47
• /
• 2011

해양온도차를 이용한 해수온도차냉난방시스템의 해외사례 및 국내사례를 중심으로 설명하고, 가까운 미래의 신에너지인 해양온도차발전의 원리 및 해외사례를 소개하고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권5호
• /
• pp.580-585
• /
• 2012

R744용 해양온도차 발전 시스템의 작동변수에 대한 기초 설계자료를 제공하고자 증발열량, 응축열량, 전체일량, 효율에 대한 사이클 성능을 분석하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수는 R744 해양온도차 발전 사이클의 과열도, 과냉각도, 응축온도, 증발온도 등이다. 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. R744의 증발열량은 과열도와 과냉각도가 증가할수록 증가하는 반면, 응축온도가 증가할수록 감소한다. 전체일량은 R744의 과열도와 과냉각도와 함께 증가하나 증발온도는 증가할수록 감소한다. 그리고 효율은 과열도와 과냉각도가 증가할수록 증가하는 반면, 응축온도는 감소한다. 그러므로 R744용 해양온도차 발전 시스템의 증발열량, 응축열량, 전체일량, 효율은 과열도, 과냉각도, 응축온도, 증발온도, 펌프와 터빈 효율에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 따라서 R744용 해양온도차 발전 시스템의 설계시에는 이러한 영향을 면밀하게 파악하여야 한다.

• 에너지공학
• /
• 제9권1호
• /
• pp.19-27
• /
• 2000

본 연구에서는 폐열회수를 위한 열전발전기술개발의 일환으로 자체 고안한 열전발전시스템을 구성하였고 상용화된 열전모듈을 적용하여 다양한 온도범위에서 열전모듈의 출력성능을 시험하였다. 시스템에 적용된 실험용 열전소자로는 49개의 열전쌍으로 구성된 미국 A 사의 모듈과 127개의 열전쌍으로 구성된 국내 B 사에서 제조한 모듈을 사용하였으며, 열전모듈 한 개에 대하여 , 그리고 5개의 모듈을 직렬로 연결하여 온도차 ($\Delta$T)를 변화시키면서 이때의 출력변화를 측정하였고, 또한15$0^{\circ}C$로 고정된 온도차에서 부하저항을 변화시키면서 출력성능을 실험하여 발전출력에 미치는 시스템인자들을 조사하고 이를 적용한 발전시스템의 최적조건을 도출하고자하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권8호
• /
• pp.1036-1042
• /
• 2012

본 논문은 R744용 해양온도차 발전 시스템의 운전변수에 대한 최적의 설계를 위해서 엑서지효율을 이론적으로 분석하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 과열도와 과냉각도, 증발온도와 응축온도, 터빈과 펌프 효율 등이다. 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. R744용 해양온도차 발전 사이클의 증발온도, 과열도, 터빈효율, 펌프효율이 증가할수록 엑서지 효율은 증가한다. 그러나 응축온도와 과냉각도는 증가할수록 엑서지 효율이 감소한다. 이 중에서 증발온도의 변화가 R744용 해양온도차 발전 사이클의 엑서지 효율에 가장 크게 영향을 미치고, 펌프효율이 가장 적게 영향을 미친다. 따라서 R744용 해양온도차 발전 사이클의 엑서지 효율을 증가시키기 위해서는 증발온도를 표층수 온도에 가장 근접하게 증가시키는 것이 유리하다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권9호
• /
• pp.1101-1105
• /
• 2014

해양온도차발전은 해양의 따뜻한 표층수와 차가운 심층수의 온도차를 발전에 이용하는 전도유망한 기술이다. 지속가능한 온도차를 이용하여 온실가스감축기술로서 활용할 수 있다는 장점을 가지는 반면, 시스템의 효율이 낮다는 단점을 가진다. 해양온도차발전의 낮은 시스템 효율을 개선하기 위해서는 성능이 우수한 터빈의 설계 및 개발기술의 확보가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 R32를 이용한 100kW급 해양온도차발전용 반경류터빈을 설계하였으며, CFD 해석을 통해 설계한 터빈의 성능을 검증하였다. CFD 해석결과를 참고하여 설계한 반경류터빈의 형상을 수정하였으며 이러한 과정을 반복하여 설계요구조건에 적합한 해양온도차발전용 반경류터빈의 최종 형상을 도출하였다.

• 한국항해항만학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.349-355
• /
• 2012

본 논문에서는 선박에서 배출되는 $CO_2$ 배출을 최소화하기 위한 노력의 일환으로 선박에서 배출되는 열에너지를 회수하고 재활용하여 극대화 시킬 수 있는 방안들을 조사하고 버려지는 열에너지를 이용하여 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전장치를 구동함으로써 선박의 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 방안들을 연구하였다. 선박에서 배출되는 배기가스의 폐열을 열원으로 하는 유기냉매 랭킨사이클을 구성하는 방안과 열에너지 비중은 높지만 상대적으로 낮은 온도인 해수냉각 시스템으로 배출되는 열에너지를 재활용하여 터빈 발전기를 구동하는 ORC 발전시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다. 시스템 해석 결과 배기가스에서는 1,000kW급, 해수 냉각 시스템에서는 650kW급 발전 출력을 얻을 수 있었고, 다양한 친환경 유기냉매를 이용하여 온도와 유량 조건에 따른 열 해석을 실시하여 시스템의 효율과 출력을 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권1호
• /
• pp.43-49
• /
• 2013

전력을 생산하기 위해 해양온도차발전을 이용하는 것은 재생에너지를 이용하고 환경을 보호하는 한 가지 방법이다. 본 연구에서는 울산지역의 기후조건이 태양열 이용 해양온도차발전(SH-OTEC)에 미치는 영향을 조사하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였다. 태양열 에너지는 제 2 의 열원으로 사용되었다. SH-OTEC 시스템에 사용할 가장 적합한 작동유체를 선정하기 위하여 여러 작동유체를 수치모사하였다. 해석결과, R152A 가 가장 적합한 작동유체로 나타났으며, R600 와 R600A 가 각각 그 다음 순으로 나타났다. 집열판 출구온도를 $20^{\circ}C$ 증가하였을 때 집열판의 유효면적은 월평균 태양에너지 게인(gain)의 변화로 인하여 $50m^2$ 에서 $97m^2$ 으로 요동함을 볼 수 있었다. 2-4%의 전형적인 해양온도차발전의 효율은 태양열을 이용함으로써 연평균 효율은 6.23%까지 증가하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
• /
• pp.663-664
• /
• 2016

해수를 이용한 온도차 발전은 심층수와 표층수의 온도 차이를 이용한 암모니아(냉매)를 사용하여 폐쇄적인 액화와 기화를 반복하여 터빈을 돌리는 방식이다. 온도차 발전의 특성상 온도 차이가 클수록 에너지 발전 특성은 좋아진다. 이는 심층수 표층수의 온도차이가 커야 됨을 이야기 한다. 하지만 겨울이 되면 표층수와 심층수의 온도차이가 크지 않아 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고 해수 담수화기술은 지구의 97%를 차지하지만 우리가 먹을 수 없는 바닷물을 담수로 바꾸는 기술로, 해수 담수화기술로 생산된 담수는 선박내의 공업, 식수 등 각종 용수로 사용할 수 있다. 본 논문에서는 현재 문제가 되고 있는 계절에 따른 표층수의 온도 변화를 개선하기 위해 기존에 사용하고 있는 선박용 디젤엔진의 열에너지와 LNG의 냉열 에너지를 사용한 온도차 발전을 위해 LNG 운송 선박을 기준으로 LNG 운송 선박 하이브리드 엔진에 관한 연구와 냉열 에너지를 활용한 해수 냉동법으로 담수화하는 발전 및 담수화를 복합시킨 연구를 제시하고자 한다.

• 융합정보논문지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.294-301
• /
• 2022

본 연구에서는 열전발전기에 장착된 열전소자 간의 불균일한 온도편차에 의해 발생하는 부정합 손실을 저감할 수 있는 Multi-layer Cascade (MLC) 전기연결 방법을 제안한다. MLC의 성능을 검증하기 위해 열유동 현상 뿐만 아니라 열전소자에서 발생하는 다중물리현상을 반영한 수치해석 모델을 개발하였다. MLC는 고온도차를 경험하는 소자와 저온도차를 경험하는 소자를 서로 다른 Layer에 배치하여 구현할 수 있으며, 고온도차 소자와 저온도차 소자의 분류에는 수치해석 모델을 통해 얻어진 소자별 고온부 표면 온도를 활용하였다. MLC를 구성하는 각 Layer의 전기분선 비율을 변화시키며 이상적인 열전발전 성능과의 비교를 통해 MLC의 부정합손실 저감특성을 확인하였다. 최적 분선비율로 구성한 MLC의 경우 이상적인 결과 대비 96.5%의 발전성능을 보였으며, 열원의 유량이 적거나 발전시스템의 크기가 증가하여 소자 간의 온도편차가 클수록 부정합손실 저감효과가 더욱 증가하는 것을 확인하였다.

• 태양에너지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.23-33
• /
• 1997

본 연구에서는 Rankine 사이클을 이용한 해양 온도차 발전 시스템을 컴퓨터로 모사했고 작동유체를 변화시켜 가면서 그 성능을 비교하였다. 증발기와 응축기는 UA(총괄열전달계수$\times$전열면적)와 LMTD(대수평균온도차) 방법으로 모사하였으며 터빈과 펌프는 등엔트로피 효율로 모사하였다. 작동유체로는 R22, R290, R1270, R134a, R125, R143a, R32, R410A 그리고 암모니아 등을 사용하였다. 모사 결과 OTEC 발전 시스템의 효율은 작동유체에 상관없이 거의 일정한 것으로 드러났다. 한편 증발기 출구에서의 과열도와 응축기 출구에서의 과냉도는 시스템의 성능에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났지만 터빈의 효율과 열교환기의 크기는 시스템 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 마지막으로 따뜻한 표층수와 차가운 심해수 사이의 온도차가 $20^{\circ}C$이상일 때 실제로 전기를 생산할 수 있다는 사실을 확인했다.