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문제 정의
- 경제성 향상을 위해 Open Cycle OTEC나 Hybrid 방식의 OTEC를 시도하는 경우도 있으나 이 경우에도 국내 여건에서는 경제성을 확보하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 연중 32℃의 일정한 온도를 유지하는 기존 발전소 복수기 배열을 활용하여 이를 Closed Cycle 방식의 해양온도차 발전에 적용하는 경우에 대해 기술적 타당성을 검토해본다.
- 본 논문에서는 기존에 제시된 DTEC, OTEC 발전소의 개념을 국내 실정에 맞도록 수정한 CTEC 발전소에 대한 열성능 분석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 OTEC과 DTEC의 한계를 극복하기 위하여 온도차를 더욱 증가시키고 계절적인 온도변화가 없는 CTEC (Condenser Thermal Energy Conversion) 방식의 온도차 발전에 대한 타당성을 검토한다. 기존 발전소 복수기는 다량의 해수로 터빈 배기증기를 냉각, 응축시키는데 이 과정에서 막대한 양의 열에너지가 해양으로 배출된다.
- 이러한 관점에서 해양에너지를 이용하려는 시도가 과거로부터 많이 있어왔지만 실제 그 기술적 타당성이나 경제적 타당성이 입증되어 활발히 적용되고 있는 것은 많지 않다. 본 연구에서는 막대한 양의 에너지원으로서 과거 100 여 년간 시도되어온 OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion : 해양온도차발전)을 살펴보고 국내에서 적용 타당성에 대해 검토한다. OTEC의 경우 최소한 20℃ 이상의 온도차를 요구하기 때문에 대부분의 경우 적도 인근 해역에서 실증시험이 수행되어 왔으며, 근래 MW 규모의 OTEC을 계획하고 있는 국외의 경우도 적도 인근을 그 대상으로 하고 있다.
가설 설정
- 심층수를 끌어올리는 과정에서 발생하는 대형 배관 마찰 손실을 고려하였으며, 해수의 이송을 고려하여 복수기에는 티타늄 배관을 사용하였다. 심층수의 온도와 복수기에서의 방출 온도는 참조발전소와 동일하게 가정하였다. 해수측 복수기를 흐르는 유동에 의한 압력 강하를 고려하여 설계된 배관의 규격과 개수는 참조발전소의 자료가 부족하여 직접적인 비교는 어려웠다.
- 유사한 용량의 OTEC 발전소와의 비교를 위하여 참고문헌[5]에서 제시된 것과 유사한 운전 조건에서 작동되는 CTEC 발전소를 시뮬레이션 하였다. 작동유체로는 암모니아를 채택하였으며, 주요 회전기기의 효율은 참조발전소와 동일 또는 보수적으로 다소 적은 값으로 가정하였다. 참조 발전소와 Gross 출력을 일치시키기 위하여 7.
- 해수 쪽에 위치한 복수기의 계산에서는 심층수의 취수 길이 1km, 직경 2.8m의 플라스틱 배관을 가정하였으며, 해수가 이동하는 동안 외부로의 열전달은 무시하였다. 심층수를 끌어올리는 과정에서 발생하는 대형 배관 마찰 손실을 고려하였으며, 해수의 이송을 고려하여 복수기에는 티타늄 배관을 사용하였다.
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