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흡착식 담수화시스템의 성능개선을 위한 히트펌프 시뮬레이션
임승택(Seungtaek Lim),이호생(Hosaeng Lee),김현주(Hyeonju Kim) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
전 세계적인 환경문제로 인한 담수의 오염과 가뭄으로 인한 물고갈은 인류의 생존권을 위협하는 가운데 선진국을 중심으로 지표면의 70%를 차지하고 있는 해수의 담수화 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 MSF 및 RO방식은 경제성이 낮고 대형 플랜트에 집중되어 지역적인 소규모 시장에 적합하지 않다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하기 위한 일환으로 흡착제를 이용한 해수 흡착식 담수화 시스템의 선행연구를 진행하였다. 열을 공급하기 위한 장치로 히트펌프를 적용하였으며, 단일 반응기의 사용은 사이클 전환시간이 소요 되므로 두 대의 반응기를 전환하는 방식으로 시스템을 구성하였다. 시스템 해석은 HYSYS 공정모사 프로그램을 이용하였으며, 흡착재가 흡착과 탈착이 이루어지는 반응기에 공급되는 온도조건을 변화하여 시스템의 성능변화를 비교하였다. Globally, pollution of potable water from industrial activities and polarization of water resource from droughts are threatening means to supply potable water. Therefore, much efforts have been put into developing affordable desalination techniques to make use of sea water that consists more than 70% surface water on Earth. However, existing MSF and RO methods are economically inefficient and suitable only in big scales, thus making them not applicable for places with smaller populations. To address this problem, we did preceding research on the use of adsorption desalination system. A heat pump is used to provide heat and two reactors are used to reduce cycle-switching time. We changed temperature conditions when sorbent material goes through adsorption and desorption phases to test system"s performance in different situations. System analysis was performed using the HYSYS process simulation program.
해수온도차발전 배출 심층수를 활용한 다단복합양식 에너지 수지분석
임승택(Seungtaek Lim),최미연(Miyeon Choi),문덕수(Deoksoo Moon) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
본 논문에 경우 해수온도차발전에서 열침으로 활용 후 배출되는 심층해수를 활용하여 다단의 복합양식 시스템을 구축하였으며, 부족한 열원은 해수열원 히트펌프를 적용하여 열에너지를 보완하였다. 연간 운전 특성을 비교하여 표층해수와 심층해수를 이용한 저온 생물 생장에 필용한 에너지 및 비용 변화를 분석하였다. 이때 저온 열원의 경우 수심 500m 이하의 5℃ 심층수와 해수온도차발전에 활용하고 배출되는 7℃의 심층수를 비교하였으며, 표층수의 경우 연간 동해안의 온도 변화를 적용하였다. 미역양식 수조에 공급되는 해수의 유량은 20톤/day이며, 미역양식 수조에서 배출되는 배출수는 약 3℃가량 온도가 상승하여 연어 양식 수조에 공급된다. 이후 연어양식 수조에서 배출되는 13℃의 배출수는 75%가량 해삼양식 수조에 공급되나 25%는 해상으로 배출된다. 해삼양식 수조에서 최종 배출되는 15℃의 배출수는 연어 양식에서 배출되는 배출수와 혼합되어 14.5℃로 해수히트펌프의 열원으로 활용된다. In this paper, a multi-stage complex aquaculture system was constructed using deep seawater discharged after using it as a heat sink in OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion). By comparing the annual operating characteristics, changes in energy and cost required for low-temperature growth using surface seawater and deep seawater were analyzed. At this time, in the case of a low-temperature heat source, 5℃ deep water with a depth of 500m or less was compared with 7℃ deep water used for power generation and discharged. In the case of surface water, the annual temperature change of the east coast was applied. The flow rate of seawater supplied to the seaweed culture tank is 20 tons/day, and the temperature of the discharged water discharged from the seaweed culture tank rises by about 3℃ and is supplied to the salmon culture tank. After that, 75% of the 13℃ water discharged from the salmon farming tank is supplied to the sea cucumber culture tank, but 25% is discharged to the sea. The 15℃ discharge water finally discharged from the sea cucumber culture tank is mixed with the discharge water discharged from the salmon culture at 14.5℃ and is used as a heat source for the seawater heat pump.