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이호생(H.S. Lee),김현주(H.J. Kim),문덕수(D.S. Moon),김성규(S.G. Kim) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
해수 에너지원 중 해양심층수는 약 5℃ 이하의 저온성을 가지고 있어 직접냉방 및 냉방 히트펌프를 위한 열원으로 사용할 수 있으므로 이를 이용하여 건물 냉방을 할 경우 화석연료를 대체하고, 기존 냉방에 비해 에너지 절약 및 이산화탄소 저감에 기여할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 해양심층수 취수설비를 가지고 있는 해양심층수연구센터를 대상으로 해양심층수를 열원으로 한 냉방실험을 실시하였다. 냉방 실험은 해양심층수를 이용한 직접냉방과 해양표층수와 지하해수를 이용한 냉방 히트펌프 실험을 수행하여, 해수열원에 따른 냉방 성능을 비교ㆍ분석하였다. 또한, 해양연구센터에 기존 설치되어 있는 냉방시스템과과 비교 분석함으로써 해양심층수를 열원으로 하는 해수냉방에 대한 성능을 분석 결과를 제시하고자 하고, 이 결과를 바탕으로 해수 냉방시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 방안도 검토하고자 한다. The present study is aimed to experiment the cooling heat pump system using seawater heat source. The deep seawater, surface seawater and ground seawater are used as the seawater heat source for this experiment. Experiments on cooling using a heat pump system were performed with various ocean waters as heat sources including the deep ocean water at 4.8 ℃, the surface ocean water at 20.1℃, and the ground ocean water at 13.2 ℃, among others. The comparison results between the conventional cooling systems and the direct cooling system using the deep ocean water and cooling heat pump system using the surface seawater and ground seawater revealed that the latter saved approximately 84.7%, 14.3%, 20.6% of the integrating power. The emission of carbon dioxide of the deep seawater, the surface seawater and the ground seawater was reduced by approximately 76.0 ㎏CO₂, 12.8 ㎏CO₂ and 18.5 ㎏CO₂ more, respectively, than that of the conventional cooling system.
이호생(H.S Lee),차상원(S.W Cha),정영권(Y.G Jung),김현주(H.J Kim),최범석(B.S Choi) 한국해양환경·에너지학회 2014 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)은 해양 표층의 상대적으로 따뜻한 해수와 심층의 상대적으로 차가운 해수의 온도차를 이용하여 발전하는 방식이다. 이러한 해수 온도차가 20℃ 이상일 때 효율적인 발전이 가능한 것으로 알려져 있고, 저온도차에서도 발전하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 해양온도차발전 실증 실험을 위하여 20kW급 폐쇄순환식 해양온도차발전 플랜트를 설계 및 제작하였다. 여기서, 작동유체는 R32를 사용하였으며, 온열원의 온도는 26℃, 냉열원의 온도는 5℃를 사용하였다. 열교환기인 증발기와 응축기는 반용접식을 사용하였고, 총출력은 20kW급으로 설계되었다. 시스템 설치는 강원도 고성군 소재 해양심층수연구센터에 설치되었으며, 이 해양온도차발전 파일럿플랜트의 성능평가를 위하여, 설계 과정에 실시한 해석 결과를 기준으로 운전실험 결과와 비교하여 고찰하였다. Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC) is a method that utilizes the natural temperature gradient that exists in tropical ocean between warm surface water and the deep sea water to generate electricity. When the temperature difference between surface seawater and deep seawater is over 20℃, the system can be run with much better efficiency. Researches for the cases of low temperature differences are also ongoing. In this paper, to perform an experiment on the 20kW OTEC, a closed OTEC cycle was designed and fabricated. R32 was used as the working fluid, and the temperature of the heat source and heat sink were 26℃ and 5℃ respectively. A semi-welded-type heat exchanger was used as the evaporator and condenser, and the OTEC cycle was designed for a gross power of 20kW. R32-OTEC was installed in Seawater Utilization Plant Research Center in Gosung-gun, Gangwon-do. In order to analyze performance of the R32-OTEC pilot plant, the simulation results were compared to the experiment results.
이호생(H.S Lee),정영권(Y.G Jung),임승택(S.T. Lim),김영석,김현주(H.J Kim) 한국해양환경·에너지학회 2015 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)의 대안으로서 고온의 폐열원을 이용하여 해수 표층온도보다 높은 열원을 사용하고 기존 냉열원보다 상대적으로 차가운 해양심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 방식을 연구하였다. 이러한 열원 온도차가 충분할 때 효율적인 발전이 가능한 것으로 알려져 있으며, 열원의 온도차가 발전 시스템에 중요한 역할을 담당한다. 본 논문에서는 고온도차발전 실증 실험을 위하여 200kW급 폐쇄순환식 고온도차발전 플랜트를 설계 및 제작하였다. 여기서, 작동유체는 R245fa를 사용하였으며, 온열원의 온도는 75℃, 냉열원의 온도는 5℃를 사용하였다. 열교환기인 증발기와 응축기는 해수부식에 저항이 큰 티타늄, 산질화 코팅(SPCC)을 한 열교환기를 적용하였으며, 총출력은 200kW급으로 설계되었다. 시스템 설치는 강원도 고성군 소재 해양심층수연구센터에 설치되었으며, 이 해양온도차발전 파일럿플랜트의 성능평가를 위하여, 설계 과정에 실시한 해석 결과를 기준으로 열원 온도차에 따른 성능을 비교하여 고찰하였다. As an alternative of Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC), we"ve researched using higher temperature heat source from waste heat and colder deep sea water instead of traditional heat sink. such an enough temperature difference between heat source and heat sink shows the possibility of the efficient generation and that plays an important role in power system. In this paper, to perform an experiment on the 200kW HOTEC, a closed OTEC cycle was designed and fabricated. R245fa was used as the working fluid, and the temperature of the heat source and heat sink were 75℃ and 5℃ respectively. The heat exchanger for evaporator and condenser was manufactured by Titanium and Oxynitride coating(SPCC) plates resisting to sea water corrosion, and the HOTEC cycle was designed for a gross power of 200kW. R245fa-HOTEC was installed in Seawater Utilization Plant Research Center in Gosung-gun, Gangwon-do. In order to analyze performance of the R245fa-HOTEC pilot plant, the experiment results were compared according to the temperature difference between heat source and heat sink.
이호생 (H. S. Lee ),오승택 (S. T. Oh ),김현우 (H. W. Kim ),최원재 (W. J. Choi ),윤정인 (J. I. Yoon ),이상규 (S. G. Lee ) 한국동력기계공학회 2009 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.6
In this study, modified cascade cycles which are two staged Intercooler and pre-expander types are simulated and designed, then compared performance with basic cascade process which is the base in liquefaction process. These are included methane, ethylene and propane cycles. The COP of two staged intercooler type and pre-expander type were showed about 12.6% and 23.6% higher than basic cascade process, and specific power was decreased about 28.0%.