• 동력기계공학회지
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• 제20권2호
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• pp.79-84
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• 2016

The thermodynamic performance of ocean thermal energy conversion with 1 kg/s geothermal water flow rate as a heat source was evaluated to obtain the basic data for the optimal design of cycle with respect to the classification of the working fluid. The basic thermodynamic model for cycle is rankine cycle and the geothermal water and deep seawater were adapted for the heat source of evaporator and condenser, respectively. R245fa, R134a are better to use as a working fluid than others in view of the use of geothermal water. It is important to select the proper working fluid to operate the ocean thermal energy conversion. So, this paper can be used as the basic data for the design of ocean thermal energy conversion with geothermal water and deep seawater.

• 신재생에너지
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• 제6권3호
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• pp.22-29
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• 2010

The concept of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is simple and various types of OTEC have been proposed and tried. However the location of OTEC is limited because OTEC requires $20^{\circ}C$ of temperature difference as a minimum, so most of OTEC plants were constructed and experimented in tropical oceans. To solve this we proposed the modified OTEC which uses condenser discharged thermal energy of existing fossil or nuclear power plants. We call this system CTEC (Condenser Thermal Energy Conversion) as this system directly uses $32^{\circ}C$ partially saturated steam in condenser instead of $20{\sim}25^{\circ}C$ surface sea water as heat source. Increased temperature difference can improve thermal efficiency of Rankine cycle, but CTEC should be located near existing plant condenser and the length of cold water pipe between CTEC and deep cold sea water also increase. So friction loss also increases. Calculated result shows the change of efficiency, pumping power, net power and other parameters of modeled 7.9 MW CTEC at given condition. The calculated efficiency of CTEC is little larger than that of typical OTEC as expected. By proper location and optimization, CTEC could be considered another competitive renewable energy system.

• 동력기계공학회지
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• 제20권1호
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• pp.11-17
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• 2016

In this study, the simulation for performance comparison between basic single stage organic rankine cycle, multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was carried out. The multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was designed to improve the efficiency for organic rankine cycle using heat source from industrial waste heat and heat sink from deep ocean water. R245fa was selected as a refrigerant for the cycle and system efficiencies were simulated by the variation of the heat sink temperature and the cycle classification. Performance characteristics were simulated by using the Aspen HYSYS. It was confirmed that the system efficiency was decreased by the increase of heat sink temperature. These results can be considered to be applied as geo-ocean thermal energy conversion in where plenty of geothermal or ocean thermal resource exist.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권2호
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• pp.73-81
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• 2014

Ocean thermal energy conversion(OTEC) is a power generation method that utilizes temperature difference between the warm surface seawater and cold deep sea water of ocean. As potential sources of clean-energy supply, Ocean thermal energy conversion(OTEC) power plants' viability has been investigated. Therefore, this paper evaluated the thermodynamic performance of solar-OTEC convergence system for the production with electric power and desalinated water. The comparison analysis of solar-OTEC convergence system performance was carried out as the fluid temperature, saturated temperature difference and pressure of flash evaporator under equivalent conditions. As a results, maximum system efficiency, electric power and fresh water output show at 40, 10, 2.5 kPa of the flash evaporator pressure, respectively. And their respective enhancement ratios were approximately 6.1, 18, 8.6 times higher than that of the base open OTEC system. Also, performance of solar-OTEC system is the highest in the flash evaporator pressure of 10 kPa.

• 동력기계공학회지
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• 제18권5호
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• pp.88-93
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• 2014

In this paper, the performance analysis of condensation and evaporation capacity, turbine work and efficiency of the OTEC power system using vapor-liquid Ejector is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The working fluid used in this system is $CO_2$. The operating parameters considered in this study include the vapor quality at heat exchanger outlet, pressure ratio of ejector and inlet pressure of low turbine, mass flow ratio of separator at condenser outlet. The main results were summarized as follows. The efficiency of the OTEC power cycle has an enormous effect on the mass flow ratio of separator at condenser outlet. With a thorough grasp of these effects, it is possible to design the OTEC power cycle proposed in this study.

• 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.

• 한국해양공학회지
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• 제25권1호
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• pp.80-84
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• 2011

The cycle performance of closed ocean thermal energy conversion (OTEC) system with 50 kW gross power was evaluated to obtain the basic data for the optimal design of OTEC using waste heat such as solar power, discharged heat from condenser of power plant. The basic thermodynamic model for OTEC is Rankine cycle, and the surface seawater and deep seawater were used for the heat source of evaporator and condenser, respectively. The cycle performance such as efficiency, heat exchanger capacity, etc. was analyzed on the variation of temperature increase by waste heat. The cycle efficiency increased and necessary capacity of evaporator and condenser decreased under 50kW gross power with respect to the temperature increase of working fluid. Also, when the temperature increase is about $13.5^{\circ}C$, the heat which can be used is generated. By generator with 0.9 effectiveness under the simulated condition, the cycle efficiency was improved approximately 3.0% comparing with the basic cycle.

• 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.

• 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.

• 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.