해양에너지 연계 고정식 그린수소 냉각 및 담수설비 기본설계

Abstract

본 연구에서 설계한 실증 시스템의 구성은 해양재생에너지를 변환 및 각 설비들에 필요한 전력을 공급을 위한 PCS, 에너지를 저장할 수 있는 배터리, 수소를 생산하기 위한 수전해 장치, 수전해 장치에 필요한 BOP 장치들로 구성되어 있다. 그러나 수소 생산시 수전해 장치 및 각 장치들에서 열이 발생하므로 본 냉각시켜줄 수 있는 냉각설비와 해수를 담수하여 수소 생산에 필요한 수전해 장치 및 냉각설비에 물을 공급하기 위한 담수설비가 필요하다. 따라서 육상그린수소와 다르게 해수를 활용한 해수담수 및 냉각설비에 대한 연구 및 설계결과를 소개하고자 한다. 본 연구에서는 냉각을 위한 청수를 공급할 담수설비 및 냉각방식에 대한 연구를 진행하였으며, 담수 방식은 해수담수 공정법들을 고려하여 역삼투 공법과 직접 접촉식 막 증류 공법 두 가지를 선정하여 비교하였다. 두 공법의 비교 결과를 통하여 최종적으로 역삼투 공법을 선정하였고, 각 부품들의 사양을 도출하여 배관 및 해양환경에 적합한 재료를 선정하는 설계 연구를 진행하였다. 냉각 방식은 수냉식 형태의 중앙집중식 냉각 방식(간접냉각 방식)을선정하여 각 수전해 장비에는 청수로 냉각을 하고 냉각 후 높은 온도를 가지는 청수를 해수로 냉각시킨다. 냉각 시스템에서는 청수 펌프, 파이프 시스템 그리고 쿨러(Cooler) 사양이 중요하며, 이에 대하여 각 부품들의 사양을 도출하여 냉각설비 배관 및 하우징 등 해양환경에 적합한 재료선정 및 냉각구조 설계를 진행하였다.