• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권9호
• /
• pp.1094-1100
• /
• 2014

오폐수처리, 해수담수화 및 식품산업의 경우 증발과정은 필수공정이며, 이는 기본적으로 용액으로부터 용매인 순수한 물성분을 추출하여 점차 용액의 농도를 증가시키는 방식이다. 농축을 위한 방식은 전기투석, 증발식, 막방식 등의 다양한 방법이 사용되고 있으나, 본 연구에서는 여러 산업분야에서 적용되고 있는 증발식을 대상으로 운전방식에 따른 가열열원의 소모량을 이론적으로 분석하고, 이에 근거하여 다단증발식 해수담수화설비의 운전특성을 파악하였다. 본 연구의 결과에 따르면 시스템에서 이용할 수 있는 전체 온도차, 즉 인입해수의 온도와 1단 증발부로 유입되는 해수온도와의 차를 기준으로 증발단의 수를 증가시킬수록 에너지효율이 상승함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.625-631
• /
• 2014

$-30^{\circ}C{\sim}-50^{\circ}C$ 범위의 저온 증발온도를 얻기 위해서는 2단 압축 1단 팽창식 냉동 시스템이나 캐스케이드 냉동 시스템이 필요하다. 하지만 이러한 냉동시스템의 성능 비교에 대한 연구 결과는 대단히 부족한 실정이다. 본 논문은 R744-R404A용 캐스케이드 냉동시스템과 R404A용 2단 압축 1단 팽창식 냉동 시스템의 성능을 서로 비교한 것이다. $-30^{\circ}C{\sim}-50^{\circ}C$의 증발온도 범위에서 2단 압축 1단 팽창식 냉동시스템의 성능계수가 캐스케이드 냉동시스템 보다 약 36%~57% 정도 높다. 하지만, 2단 압축 1단 팽창식 냉동 시스템의 경우 증발온도와 압축효율 감소시에 성능계수의 변화가 커서 안정적이지 못하다. 특히, 압축효율 감소시에 성능계수가 크게 감소하는데, 이는 장기간 냉동 시스템의 사용시에 단점이 될 수 있다. 반면, R744-R404A용 캐스케이드 냉동 시스템은 자연냉매를 사용하여 친환경적이며, 고온과 저온 사이클에 사용되는 냉매의 적절한 선택에 의해서 다양한 온도영역에서 고효율 냉동 시스템을 구성할 수 있다. 위의 결과로부터, 성능과 환경적인 측면을 고려하여 용도에 따라 적합한 저온 냉동시스템을 선택하는 것이 좋으리라 판단된다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국태양에너지학회 2008년도 춘계학술발표대회 논문집
• /
• pp.221-226
• /
• 2008

This study was carry out evaluation of seasonal performance for the decentralized desalination system with the solar thermal system and the photovoltaic power system. First operating demonstration system was set up in Cheju in 2006. These system comprises the desalination unit with designed daily fresh water capacity of $2m^3$ and is supplied by a $120m^2$ evacuated tubular solar collector, a $6m^3$ heat storage tank, and a 5kW photovoltaic power generation supply the electricity for hydraulic pumps to move the working fluids. In a spring season day average $392W/m^2$, the daily fresh water showed to produce about 340liter. In a summer season day average $296W/m^2$, the daily fresh water showed to produce about 328liter. In a autumn season day average $349W/m^2$, the daily fresh water showed to produce about 277liter. In a winter season day average $342W/m^2$, the daily fresh water showed to produce about 271liter.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.10-14
• /
• 2016

육상의 증발산량(evapotranspiration, ET)은 대기 중 수증기의 상변화를 통해 대기와 지표 사이의 물과 에너지 순환에 영향을 미치며, 강수량, 유출량과 함께 수자원에 영향을 미치는 주요 인자이다. 강수량과 유출량은 직접 관측이 가능한 반면, 증발산량은 숨어있는 잠열로서 관측하기 어렵다. 플럭스 타워나 라이지메타(Lysimeter) 등을 이용하여 증발산량을 직접 관측하고 있으나 이들 지상관측은 일부 지점(point)에서 제한적으로 이루어지고 있으며, 관측 지점의 수를 확대하게되면 관측 기기의 유지 보수 등의 많은 시간과 비용이 든다는 한계가 있다. 이러한 지상관측의 한계를 극복하고 넓은 영역의 증발산량 변화를 관측하기 위해 위성을 이용한 증발산량을 추정하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 기상청 국가기상위성센터(National Meteorological Satellite Center, NMSC)에서는 우리나라 최초의 정지 기상 위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS) 자료를 지표 에너지 수지식(Surface Energy Budget Equation)에 적용하여 동아시아 지역의 지면과 식생 특성을 반영한 '일(daily) 증발산량 산출 알고리즘'을 개발하였다. 현열을 계산하기 위해 다양한 입력 변수가 사용되어지고 계산 과정이 복잡하기 때문에, 본 연구에서는 '반 경험적인 계수인 B 계수 모델'을 사용하여 현열 산출 기법을 단순화하였다. 본 알고리즘을 이용하여 2011년 4월부터 현재까지 동아시아(위도 $20{\sim}50^{\circ}N$, 경도 $100{\sim}145^{\circ}E$)의 해상도 1km의 일 증발산량을 산출하였고, 위성 증발산량의 검증을 위해 지면 특성이 다른 청미천(농경지), 설마천(혼효림) 지역의 플럭스 타워 증발산량 자료(유량조사사업단 제공)와 비교 분석하였다. 2011년 4월부터 2014년 12월까지 청미천 지역에서의 플럭스 타워 관측과 비교한 결과, 총 665개 자료에 대하여 RMSE는 2.82 mm/day, Bias는 2.56 mm/day의 결과를 보였다. 동일한 기간에 대하여 설마천 지역에서의 플럭스 타워 관측과 비교한 결과, 총 582개 자료에 대하여 RMSE는 1.92 mm/day, Bias는 1.45 mm/day의 결과를 보였다. 기상청 국가기상위성센터의 위성증발산량이 봄과 가을철에 다소 높게 산출되는 경향이 있었으나, 증발산량의 변화경향은 유사하게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 동아시아 지역 위성 증발산량 변화를 감시하고 있으며 향후, 수문 및 기후 분야에서 가뭄 모니터링 등의 연구에도 활용할 수 있을 것이다.

• 태양에너지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.29-38
• /
• 1995

본 연구는 $H_2O/LiBr$와 $NH_3/H_2O$계를 사용하는 2단2원 흡수식 사이클의 특성에 관한 연구이다. 이 사이클은 2개의 단효용 사이클로 이루어져 있으며, 저온단의 흡수기와 응축기에서 얻어진 열을 고온단의 증발기에서 이용하는 사이클로서 저온단의 증발기 및 응축기의 온도, 재생기 온도, 열교환 온도차를 파라메터로 하여 계산한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 2단2원사이클의 성립범위를 확인하였으며 본 계산조건에서 $50{\sim}70^{\circ}C$의 승온폭을 얻을 수 있었다. 또한 $50^{\circ}C$의 난방온도를 얻기위한 최적재생온도는 $105^{\circ}C$, 최대 COP를 얻기위한 저온측사이클의 응축압력은 $16^{\circ}C$, 그리고 이 조건에서 저온측 사이클의 응축압력을 단효용 사이클의 경우보다 낮게 억제하는 것이 가능함을 알았다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권11호
• /
• pp.7736-7744
• /
• 2015

막대한 산업용 에너지가 폐열로 버려지는 상황에서 폐열, 특히 저온 폐열의 효과적인 이용은 매우 중요하다. 본 연구에서는 $160^{\circ}C$의 고온 열원과 $17^{\circ}C$ 저온 하수열을 사용하여 $50^{\circ}C$의 온수를 $70^{\circ}C$로 승온시키며 성적계수는 1.6을 만족하는 2중 효용 2단 흡수식 히트펌프 사이클을 고안하였다. 제 1 재생기에서 증발한 냉매 증기는 제 1 응축기에서 응축하면서 제 2 재생기에서 다시 냉매를 발생시킨다. 이 냉매는 제 2 응축기를 거쳐 제 2 증발기에 모아진다. 이 냉매의 일부는 제 1 증발기로 이동하여 저온 열원을 받아들이고 제 1 흡수기를 거쳐 제 2 증발기에 공급된다. 제 2 증발기를 나온 냉매는 제 2 흡수기에서 용액에 흡수된다. 이 때 온수의 온도는 제 2 응축기와 제 2 흡수기에서 승온된다. 시행착오를 통하여 승온 $20^{\circ}C$, 성적계수 1.6을 만족시키는 유량과 열교환기의 UA 값을 도출하였다. 성적계수는 고온수의 온도가 증가할수록, 온수의 온도가 감소하고 유량이 증가할수록, 폐온수의 온도와 유량이 증가할수록, 용액 순환량이 감소할수록 증가한다. 반면 온수의 승온온도는 고온수의 온도가 증가할수록, 온수의 온도가 증가하고 유량이 감소할수록, 폐온수의 온도와 유량이 증가할수록, 용액 순환량이 증가할수록 증가한다. 또한, 열교환기의 UA 값이 증가할수록 성적계수 및 온수 승온 온도도 증가한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.301-306
• /
• 2011

저온 해수에너지를 이용한 난방사이클 및 이와 연계할 수 있는 적정 담수화사이클에 대하여 제안 및 해석을 수행하였다. 난방사이클은 기본 증기압축식 사이클을 이용하여 1단 및 2단압축사이클에 대해 해석을 수행하였고, 담수화사이클은 난방사이클과 연계할 수 있도록 설계하여 해석을 수행하였다. 난방사이클의 증발기 열원으로 5이하의 저온 해수열을 이용하였고, 난방수 온도는 60 이상 공급될 수 있도록 해석하였으며, 사이클 작동유체는 R-134a, R-1234 yf, R-600a를 적용하였다. 사이클 해석 결과, 2단압축사이클을 적용할 경우 1단압축사이클에 비해 모든 냉매에서 압축기 소요동력은 약 15.6% 감소하였고, 성능계수는 약 17.6% 향상되었다. 냉동법 담수화 사이클의 경우 R-134a에 대해서 난방수 60 조건일 때, 1단압축 사이클에 비해 2단압축사이클을 적용할 경우 담수 1kg 생산당 에너지가 약 19.8% 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.201-201
• /
• 2020

수문 순환 및 물 수지에 관한 연구는 강수량, 지표유출량, 지하수, 토양수분 및 증발산량에 대한 정량화가 이루어질 때 실제적으로 규명될 수 있다. 그러나, 수문 순환 및 물수지 평가에 중요한 부분을 차지하는 증발산량의 경우 관측값보다 단순한 가정이나 경험식에 의한 추정값을 사용하고 있어 그 자료의 신뢰성에 대해서도 꾸준히 문제가 제기되어 왔다. 따라서, 수문 순환 및 물수지의 정량적인 분석을 위해서는 수문 순환 과정에서 상당부분을 차지하는 증발산량의 측정(실측)이 필요한 실정이다. 본 연구는 환경부의 기초수문자료 구축사업의 일환으로 수행되고 있으며, 에디공분산 기술을 사용하여 증발산량을 직접 관측하고 있다. 에디공분산 방법으로 증발산량을 측정하기 위해서 필요한 장비 중 수증기 농도를 측정하는 장비(개회로 기체분석기, 폐회로 기체분석기<수증기 농도를 측정하는 부분의 개폐여부에 따른 장비 구분>)에 대해 비교 측정을 수행하였으며, 관측 지점은 인위적인 관개가 이루어지고 있는 논경지(청미천 관측소)에서 수행하였다. 측정 자료에 대한 검토는 측정 장비에 따른 자료의 특성을 비교하기 위해 약 13,000개(9개월, 30분 간격) 자료를 활용하여 분석을 수행하였다. 그 결과 두 측정장비 모두 농도 변화에 따른 경향성은 유사하게 나타났으나, 측정 자료의 취득률에서는 차이(약 20%)를 보이는데, 이는 개회로 측정 장비의 경우 강우 및 안개 등의 기상상황에 따라 영향을 받기 때문으로 판단된다. 에디공분산 방법을 이용한 증발산량은 여러 기상자료를 이용하여 보정을 수행하기 때문에 측정 장비의 취득률로 인한 증발산량 산정에는 문제가 되지 않을 것으로 판단된다. 단 높은 관측률 및 측정 자료를 위해서는 폐회로 측정 장비를 이용하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.191-196
• /
• 2017

20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 $CO_2$ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 $CO_2$ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 $-10^{\circ}C$ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 $CO_2$ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국태양에너지학회 2008년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.172-177
• /
• 2008

This study was carry out evaluation of long-term performance for the decentralized desalination system with the solar thermal system and the photovoltaic power system. First operating demonstration system was set up in Cheju in 2006. These system comprises the desalination unit with designed daily fresh water capacity of $2m^3$ and is supplied by a $120m^2$ evacuated tubular solar collector, a $6m^3$ heat storage tank, and a 5kW photovoltaic power generation supply the electricity for hydraulic pumps to move the working fluids. In a clear day more than 400W/$m^2$, the daily fresh water showed to produce more than about 500liter, and from January, 2007 to October, 2008 for 2 years, solar irradiance daily averaged was measured 370W/$m^2$, the daily fresh water yield showed that can be produced about 330liter.