마셜제도 적용을 위한 작동유체별 50kW 해수온도차발전 사이클 성능 비교

Abstract

본 연구에서는 마셜제도에 적용하기 위해 작동유체에 따른 50kW급 해수온도차발전의 사이클 해석 결과를 제시하였다. 해석을 위해 표층수, 심층수관의 관경과 관 길이, 이에 따른 관손실 및 펌프핏으로부터 육상까지의 수두와 육상에서 플랜트의 높이를 펌프 소요동력 산출에 반영하였다. 작동유체는 선박해양플랜트연구소에서 전통적으로 사용한 폐쇄형 해수온도차발전 플랜트의 작동유체인 R32, 일본, 미국 등 주요국의 해수온도차발전에 사용되는 암모니아, GWP 규제에 의해 Low GWP 냉매로 주목받고 있는 HFO계 냉매 3종(R1234yf, R1234ze(E), R1233zd(E))을 해석에 사용하였다. 해석을 위해 24℃로 고정된 터빈 입구온도와 50kW 발전을 위한 작동유체 유량을 가정하였으며 작동유체 온도 24℃를 기준으로 작동가능한 범위의 터빈 입구 압력 및 출구 압력을 통해 각 작동유체별 사이클의 50kW 출력 지점을 도출하였다. 도출된 50kW의 터빈출력에 대해 각 작동유체별 사이클의 심층수 유량, 표층수 유량과 이에 따른 심층수펌프, 표층수펌프의 소요동력, 작동유체 펌프 소요동력을 통해 사이클의 순출력을 도출하였다. 또한 각 사이클별 최고 순출력을 비교하였으며 이 때의 효율을 비교하였다.