• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1036-1042
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• 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
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• 제34권4호
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• pp.470-476
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• 2010

발전소 온배수 및 폐열을 이용한 1 MW급 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 대한 성능을 비교 분석하였다. 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 대한 열역학적 모델은 랭킨 사이클이고, 기화기 증발 열원으로 발전소 온배수를 이용하여 사이클 효율, 기화기 및 응축기 열량 등 사이클 성능을 비교 분석하였다. 발전소 온배수 온도가 증가함에 따라 기화기 내 증발 포화압력은 상승하게 되고 그로 인해 사이클 효율은 증가하였고, 총 출력 1 MW에 필요한 기화기 및 응축기 용량은 감소하였다. 따라서 발전소 온배수는 폐쇄형 해양온도차발전에서 주요한 열원으로 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 주위 이용 가능한 폐열이 있을 때 기화기 출구 작동유체와 열교환시켜 터빈으로 유입되는 작동유체의 온도를 상승시킨다면 사이클 효율은 크게 증가할 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.46-52
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• 2011

본 연구에서는 폐쇄형 해양온도차발전 효율 향상 방안으로 재열기, 재생기 및 다단 터빈을 적용하여 각 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기화기 증발 열원으로 $26^{\circ}C$의 해양표층수를 이용하고 응축기 냉각 열원으로 $5^{\circ}C$의 해양심층수를 이용하는 것으로 가정하였고, 작동유체로는 암모니아를 적용하였다. 3가지 효율 향상 방안에 대한 사이클 효율, 응축기 및 증발기 용량 등 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기를 적용하기 위해서 사이클 시뮬레이션을 수행한 결과, 재생기 부착을 위한 열교환 라인은 터빈 출구 작동유체와 펌프 출구의 작동유체를 열교환하는 것이 사이클 효율 향상에 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 기본 사이클에 유용도 0.9의 재열기를 적용한 결과, 터빈 2기를 적용시 사이클 효율이 3.14%로 증가하였고, 동일 총 출력에 대해서 응축기 및 증발기에 필요한 해양표층수 및 해양심층수량이 감소하였다. 사이클 성능 향상 방안으로 기본적인 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기, 재열기 및 터빈 2기를 적용한 결과 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 비해 효율은 약 6.5% 향상되었다.

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

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.881-889
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• 2015

해양온도차발전은 해양의 표층수와 심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 유기랭킨사이클이다. 작동유체와 사이클 구성은 유기랭킨사이클의 열역학적 효율에 큰 영향을 미치는 요소이다. 본 연구에서는 작동유체와 사이클에 따른 해양온도차발전시스템의 성능분석을 수행하였다. 고전적인 단순 랭킨사이클과 단순 랭킨사이클의 대안으로 제시되고 있는 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클 그리고 칼리나 사이클이 본 연구에서 고려되었으며, 작동유체로는 9종의 단일냉매와 3종의 혼합냉매를 본 연구에 적용하였다. 사이클의 성능분석에는 핀치포인트온도차를 일정하게 유지하는 핀치포인트분석이 적용되었다. 성능분석결과를 살펴보면, 단순 랭킨사이클과 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클의 경우 RE245fa2를 작동유체로 사용하며, 칼리나 사이클의 경우 $NH_3/H_2O$의 질량비가 0.9:0.1일 때 열역학적 효율이 가장 높았다. 한편, 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클과 칼리나 사이클을 해양온도차발전시스템에 적용할 경우 단순 랭킨사이클과 비교하여 각각 약 2.0 %, 1.0%, 10.0%의 효율 향상을 기대할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권4호
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• pp.502-507
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• 2014

본 논문에서는 혼합작동유체를 해양온도차발전에 적용하였을 때에 그에 따른 사이클의 성능특성에 대해 연구를 수행하였다. 다양한 혼합작동유체 중 본 논문에서는 R32/R152a를 해양온도차발전에 적용하였다. 사이클로는 기존의 밀폐형사이클, 암모니아/물 혼합물에 적용하고 있는 칼리나 사이클에 대해 시뮬레이션 해석을 수행하였고, 온열원의 온도는 $26^{\circ}C$, 냉열원의 온도는 $5^{\circ}C$를 적용하였다. R32를 적용한 밀폐사이클의 출력은 22kW, 사이클의 효율은 2.02%를 보였다. 혼합작동유체를 적용하였을 때에 R32/R152a(90%:10%)의 출력은 29.93kW, 사이클 효율은 2.78%로 기존의 단일 냉매보다 36%, 사이클효율은 37%상승함을 확인 하였다. 칼리나 사이클 또한 위와 같은 방법으로 연구를 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1151-1157
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• 2012

OTEC기술은 신재생에너지 기술 중의 하나로 따듯한 표층수와 차가운 심층수의 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 기술이다. 작동유체의 선정과 OTEC 사이클의 상태에 따라 에너지효율과 환경적인 측면에 많은 영향을 준다. OTEC의 작동유체로는 ammonia, R22, R407C, R410A가 있다. 본 논문에서는 OTEC 시스템의 최적화를 위해 $25^{\circ}C$에서의 증발압력를 비교하였다. 또한 밀폐사이클과 재생사이클에서의 작동유체에 따른 출력과 효율에 대하여 연구하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.476-483
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• 2016

해양온도차발전용 유기랭킨사이클은 해양의 표층수와 심층수사이의 온도차를 이용하여 발전하는 사이클이다. 작동유체는 유기랭킨사이클의 열역학적 성능에 있어 중요한 요소이다. 유기랭킨사이클의 열역학적 분석방법으로 핀치포인트분석이 있다. 본 연구는 열교환기내 핀치포인트온도차의 변화와 열원 및 열침의 출구온도의 변화에 따른 열역학적 성능분석을 수행하였다. 핀치포인트분석법에 따라 설계한 해양온도차발전용 단순랭킨사이클에 7종의 단일 작동유체를 적용하여 열역학적 성능을 분석하였다. 성능분석결과 열교환기에서 핀치포인트온도차와 열원 및 열침의 온도변화가 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하였으며, 제2법칙 효율은 상승하였다. 또한 비가역성은 열역학적 변화가 발생한 곳에서 크게 변화하였다. RE245fa2는 선정한 작동유체 중에서 가장 우수한 열역학적 성능을 보여주었으며, 모든 작동유체의 성능은 유사하였다. 열교환기 및 작동유체 선정에 있어 열역학적 성능과 함께 다양한 요소들에 대해서도 엄밀한 이론적 근거가 필요하다.

• 전기의세계
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• 제33권11호
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• pp.683-690
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• 1984

본고의 내용은 다음과 같다. 1. 배경 2. 열역학 사이클 3. OTEC 구조와 입지 4. 문제점 및 향후과제

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.836-842
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• 2013

본 연구에서는 고효율 20 kW급 해양온도차 발전사이클을 새롭게 제안하고, 발전사이클의 성능이 최대가 되는 작동유체를 선정하기 위해서 단일냉매 15종과 혼합냉매 16종을 적용하여 발전사이클의 성능을 비교 분석하였다. 시스템 효율, 필요 냉매순환량, 그리고 TPP와 같은 인자를 사용하여 발전사이클의 특성을 분석하였다. 우선, 발전사이클의 효율 측면에서는 R32/R152a(87:13)이 가장 높으며, 필요 냉매 순환량은 R717이 가장 낮다. 그리고 논문에서 새롭게 제시한 TPP의 분석 결과에서는 R32/R134a 70:30이 가장 적합한 냉매로 나타났다. 이상의 결과로부터, 각각의 분석인자에 적합한 냉매는 그 목적에 따라서 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 분석인자에 맞는 냉매의 선정이 필요하다.