• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권4호
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• pp.51-56
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• 2014

In this paper, OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion) system with vapor-vapor ejector is newly proposed. And 6 wet refrigerants are applied into the proposed OTEC system for performance comparison. The results of comparison performance are as follows. In the view of system efficiency, R32/R744(90:10) has the highest efficiency among the 6 refrigerants. In case of evaporation capacity, pump work and mass flow rate of working fluid, R744, R717 and R717 is lowest value, respectively. As this results, the vapor-vapor ejector is able to increase the efficiency of system. And It is necessary to select the optimized working fluid considering environmental and economic factors.

• 태양에너지
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• 제17권4호
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• pp.23-33
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• 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.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.234-240
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• 2000

The Energy is the basis for almost all industrial activities and domestic needs. But recently there are increasing concerns internationally over environmental problems and consequent climate changes caused by the excessive use of fossil fuels. Furthermore the price of crude oil is increasing steadily with unstable supplies. In order to solve these national energy problems, the utilization of Ocean Energy is introduced as one of the best alternative technologies for the future. OTEC Power Plant has been installed at the West Inchon Power Plant Site. Temperature differences of $20{\sim}25^{\circ}C$ have been utilized for plant operations, where R22 is used as a working fluid. The system is composed of low pressure turbine, plate type heat exchanger, and pumps. In the present investigation the experimental results, such as gross power, net power and objective function, are analysed when temperature differences change from the reference design point.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.557-567
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• 2016

태양열 가열을 도입한 해양온도차발전용 열교환기(증발기와 응축기)설계 최적화가 수행되었다. 출력은 100kW이고 작동유체는 R134a이며 고성능 상용튜브를 사용하였다. 열전달면적과 압력강하는 관수의 증가와 관통로수의 감소에 따라 서로 상반되는 경향이 존재하므로 이를 해결하기 위하여, 설비투자비에 관련되는 열전달면적과 압력강하에 관련되는 운전비용 최소화를 고려한 두 목적함수를 갖는 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 다목적설계최적화를 수행하였다. 설계최적화 결과, 구현 가능한 최적의 열전달면적 및 압력강하의 조합들이 적정한 관수 및 관통로 수에 대하여 존재하였다. 도출된 증발기와 응축기의 Pareto 선들은 설계자들에게 재정적인 면을 고려하여 선택할 수 있도록 넓은 범위의 최적해를 제공하였다. 또한, 총열전달면적 중 응축기의 열전달면적이 증발기 쪽보다 크게 나타났다.

• 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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• 제38권9호
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• pp.1101-1105
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• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.170-170
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• 2010

The energy conversion from the temperature difference between hot and cold source like ocean thermal energy conversion (OTEC), requires a long and large-diameter pipe (about 1000 to 10,000 meters long) to reach the deep water. The pipe diameter ranges from 2.8 meter for proposed early test systems, to 5 meter for large, commercial power generation systems. The pipe must be designed to resist collapsing pressures produced by water temperature and density differences, and the reduced pressure required to induce flow up the pipe. Other design considerations include the external-drag effect on the pipe due to ocean currents, and the wave-induced motions of the platform to which the pipe is attached. Various approaches to the pipe construction have been proposed, including aluminum, steel, concrete, and fiberglass. More recently, a flexible pipe construction involving the use of fiberglass reinforced plastic has been proposed. This report presents the results of a scaled fixed cold water pipe (CWP) model test program performed by EES(Engineering Equation Solver) to demonstrate the feasibility of this pipe approach.

• 태양에너지
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• 제19권2호
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• pp.37-44
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• 1999

Experimental investigation has been carried out to determine drag reducing effects of polymer additives for a plate type heat exchanger(evaporator or condenser) in OTEC power plant applications, where the pressure drop in the heat exchangers takes up $70{\sim}80%$ of the total pumping power in the existing system. The rate of drag reduction was investigated with various polymer concentrations and mass flow rates. Experiments were undertaken for a test section in Alfa-Laval plate heat exchanger utilizing Poly Ethylene Oxide(Mw $5{\times}10^6$) as polymer additives. Concentrations of polymer additives were 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200, 400 wppm at $25^{\circ}C$ and mass flow rates were 0.6kg/s, 0.7kg/s, 0.8kg/s and 0.9kg/s in normal operating ranges for a 15kW Alfa-Laval plate heat exchanger. The maximum effects of drag reductions were found at approximately 0.7kg/s of mass flow rate. The results show that there exists the optimum mass flow rate for the plate heat exchanger to obtain maximum drag reductions. Drag reduction of 20% means considerable savings in pumping power for a large size of OTEC plant.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.22-28
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• 2015

1 MW 해수온도차발전 시스템의 라이저에 관한 설계를 수행한다. 라이저의 직경은 1 MW 발전을 위한 심층수 취수량에 기초하여 결정되고, 관종은 제작 가능한 상업용 파이프를 대상으로 종류별 특성을 분석한 후 선정한다. 강관, GFRP관, 그리고 HDPE관 중 HDPE관을 선정하며, 선정된 관종의 중량과 강도를 보강하기 위하여 설계를 수행한다. HDPE 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치하여 중량을 보강하며, HDPE 라이저 축방향으로 와이어로프를 설치하여 강도를 보강한다. 중량체의 중량은 GFRP관 무게 대비 25%와 50%가 되도록 설계되며, 라이저 끝단에 연결되는 중량체의 모든 하중은 와이어로프가 지지하도록 설계된다. 설계된 HDPE라이저는 연중 온도차발전이 가능한 하와이 인근 해역에 설치되는 것으로 가정하여, 수치해석적 방법에 의한 안전성 평가를 수행한다. 안전성이 검증된 HDPE 라이저에 대하여 경제적으로 가장 유리한 HDPE 라이저의 최종 제원을 결정한다. 설계된 라이저는 향후 1MW 해수온도차발전 시스템 실증을 위한 설계 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.