초록 ▼

일반적으로 해수의 담수화 공정은 많은 에너지를 필요로 함에 따라 에너지 소비를 줄이는 것이 최대 관건인데, 태양에너지에 의해 열과 전기를 공급받아 작동되는 해수 담수화 시스템으로 해수를 가열하는데 필요한 열은 중온용 고효율 진공관형 태양열 집열기로부터 얻고, 펌프는 태양광 집광판에 의해 작동하므로 전기가 공급되지 않는 지역에도 설치될 수 있는 장점을 갖고 있다.
진공관형 집열기 중에서 국내 최초로 실용화된 중온용 단일 진공관형 태양열 집열기와 태양광 PV 시스템을 이용하여 증발식 해수 담수화 시스템을 실용화 기술을 개발하고자

일반적으로 해수의 담수화 공정은 많은 에너지를 필요로 함에 따라 에너지 소비를 줄이는 것이 최대 관건인데, 태양에너지에 의해 열과 전기를 공급받아 작동되는 해수 담수화 시스템으로 해수를 가열하는데 필요한 열은 중온용 고효율 진공관형 태양열 집열기로부터 얻고, 펌프는 태양광 집광판에 의해 작동하므로 전기가 공급되지 않는 지역에도 설치될 수 있는 장점을 갖고 있다.
진공관형 집열기 중에서 국내 최초로 실용화된 중온용 단일 진공관형 태양열 집열기와 태양광 PV 시스템을 이용하여 증발식 해수 담수화 시스템을 실용화 기술을 개발하고자한다. 이를 위하여 소규모 demo-plant를 직접 제작하여 유용성, 안정성, 신뢰성 및 경제성을 평가, 분석하였다. 담수 생산 능력은 약 2Ton/day의 규모이고, 이를 위한 가열원으로 적용될 진공관형 태양열 집열기의 설치면적은 약 $120m^{2}$이다. 이와 함께, 고효율 증발/응축 모듈 및 열교환 시스템(판형 타입)을 가진 해수담수기를 적용하고 운전에 필요한 펌프 및 제어부의 전원공급을 위하여 약 5kW 규모의 태양광 PV시스템을 설치하였다.

Abstract ▼

For desalination demo plant system using solar thermal and photovoltaics, we designed and set-up the solar thermal system under thermal using the previously obtained relationships between plate type fresh water generator and thermal source. And we also set up the basic design idea of photovoltaic sy

For desalination demo plant system using solar thermal and photovoltaics, we designed and set-up the solar thermal system under thermal using the previously obtained relationships between plate type fresh water generator and thermal source. And we also set up the basic design idea of photovoltaic system considering the real operating conditions. And designed the independent solar photo voltaic system to optimize the power supply system for fresh water generator system based on the technical survey of independent power supply system. We determined the system parameters and loss coefficients, simulated the PV system characteristics, and compared and analyzed that results.
This study analyzed the thermal load characteristics in the demo-plant system, developed the data base through collecting the data for the operating results of solar thermal system. And then, this study considered the cost effect and estimated the economic effect.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...7
• 목차...14
• 제 1 장 서론...23
• 제 1 절 연구배경 및 필요성...23
• 제 2 절 연구목적 및 내용...24
• 제 3 절 연구범위 및 방법...26
• 제 2 장 태양에너지 해수담수화 기술...28
• 제 1 절 태양열 이용 기술...28
• 1. 태양열 이용 기술의 개요...28
• 가. 태양열 이용 기술 원리...28
• 나. 태양열 이용 시스템...30
• 2. 태양열 이용 기술의 현황 및 전망...32
• 가. 세계 태양열 이용 기술 현황...32
• 나. 국내 태양열 이용 기술 현황...33
• 제 2 절 태양광 발전 기술...34
• 1. 태양광 발전 기술의 개요...34
• 가. 태양광(Photovoltaic) 발전 원리...34
• 나. 태양광 발전 시스템...35
• 다. 기술 분류...36
• 2. 세계 태양광발전기술의 현황 및 전망...37
• 가. 세계 태양광발전기술 연구개발 현황 및 전망...38
• 나. 세계 태양광발전시설 보급 현황 및 전망...38
• 제 3 절 해수담수화 기술...39
• 1. 해수담수화 기술의 개요...39
• 2. 해수담수화 시스템...42
• 3. 해수담수화 시스템 국내외 현황...45
• 가. 국내 현황...45
• 나. 국외 현황...47
• 4. 관련 기술의 국내외 현황...49
• 가. 국내...49
• 나. 국외...50
• 제 4 절 독립형 태양에너지 해수담수 기술...51
• 1. 해수 담수기 방식 선정...51
• 2. 해수 담수기 증발 형식 선정...52
• 3. 해수 담수기 특성-열교환 방식별 구조 및 운전 특성...55
• 가. 해수담수기의 구성...56
• 나. 해수담수기의 관리...57
• 다. 운전 방법...59
• 라. 운전 정지 방법...60
• 4. 해수 담수기 성능 평가시 검토 항목...61
• 제 3 장 증발식 해수담수화 실증 시스템...63
• 제 1 절 시스템 계획...63
• 1. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템의 개념...63
• 2. 태양에너지 해수담수화 시스템 설계...64
• 가. 집열기 집열 면적...64
• 나. 태양광 시스템 설계...65
• 3. 담수기 방식 선정을 위한 해수담수기 성능 실험 및 결과 분석...78
• 가. Shell & tube(쉘&튜브) 방식 해수담수기 성능평가 결과...78
• 제 2 절 시스템 설치 및 시공...83
• 1. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템 설치를 위한 사이트 결정...83
• 2. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템 부품 사양 결정...85
• 3. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템 설치 및 시운전...88
• 제 3 절 시스템 제어 및 모니터링...93
• 1. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템 운전 제어 알고리즘...93
• 2. 태양에너지 이용 해수담수화 시스템 성능 계측 및 모니터링...94
• 3. 태양열, 태양광 시스템 및 해수담수화 시스템 제어 및 모니터링...96
• 제 4 절 해수담수기 성능평가용 실험시스템...97
• 1. 해수담수기 성능평가용 실험 시스템 제작...97
• 2. 시작품 제작...102
• 가. 판형 열교환 방식 해수담수기...103
• 나. 쉘 & 튜브형 열교환 방식 해수담수기...106
• 다. 스팀 액체 이젝터...110
• 제 4 장 실증 결과 및 고찰...111
• 제 1 절 해수담수화 시스템...111
• 1. 태양에너지 해수담수화 시스템 운전 결과...111
• 2. 집열기 측 공정 최적화를 통한 담수화 시스템 최적화...116
• 제 2 절 태양열 시스템...117
• 제 3 절 태양광 발전시스템...124
• 제 4 절 증발식 해수담수기의 성능특성...126
• 1. 성능평가 장치의 정도...126
• 2. 판형 해수담수기의 열적 성능...128
• 3. 판형 해수담수기 이론해석...140
• 4. 쉘 & 튜브형 해수담수기의 열적성능...145
• 5. 쉘 & 튜브형 해수담수기 이론해석...150
• 제 5 장 경제성 분석...153
• 제 6 장 결론 및 향후계획...155
• 제 1 절 결론...155
• 1. 연구 정량적 성과...155
• 2. 연구 정성적 성과...155
• 제 2 절 활용방안 및 기대효과...156
• 1. 활용방안...156
• 2. 기대효과 및 예상 파급 효과...157
• 제 3 절 향후 계획...158
• 참고문헌...159
• 서지정보양식...161
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET...162