열원온도 변화가 해양온도차 발전효율에 미치는 영향

Abstract

화석 에너지를 이용한 발전으로 산업화 및 공업화로 인해 환경오염의 문제가 심각해지고 있다. 이러한 문제로 신재생에너지발전에 많은 관심이 증가하며, 그 중 지구 약 78%를 차지하고 있는 해양에너지에 대한 관심도 증가하고 있다. 해양온도차발전시스템은 표층수와 심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 시스템으로 무한한 에너지 수급 및 친환경적인 발전으로 볼 수 있다. 해양온도차발전은 기본 ORC에 고열원과 저열원으로 표층수와 심층수를 이용한 것이다. 즉, 표층수를 이용하여 증발된 고온고압의 작동유체를 이용하여 터빈을 구동시켜 전력을 생산하고 심층수로 응축을 시켜 순환하는 사이클이다. 본 논문에서는 사이클을 설계하고 제작하여 표층수 온도에 따른 실험과 표층수 온도보다 더 높은 온도를 가진 온배수를 이용하여 실험하여 고열원의 온도변화에 따라 효율이 어떻게 변화 하는지 확인 하였다. 효율 변화는 각각 APRe, APRc, 발전량, 압력 및 시스템 효율을 각각 비교를 하였다. 두 실험 모두 열원온도가 증가할수록 증발압력이 증가하여 APRe와 APRc의 값은 감소하였다. 발전량은 펌프일량, 터빈발전량 모두 증가하였지만 펌프일량은 터빈발전량에 미치는 영향이 작아 순수발전량은 증가하였다. 이에 시스템효율은 열원온도가 증가함에 증가하였다. 표층수를 적용한 사이클은 최대 3.0% 효율을 온배수를 적용한 사이클은 최대 5.33%의 효율을 확인하였다. 두 실험을 통하여 열원온도 변화에 따른 해양온도차발전시스템의 효율에 미치는 영향에 대하 확인 하였다. 열원온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 볼 수 있듯이, 추후 온배수 뿐만 아니라 다른 열원을 이용한 사이클에 대한 연구가 지속되어야한다.