1MW OTEC 펌프 동력 절감을 위한 모형시험

Abstract

해수온도차발전은 해양표층수와 수심 200m 이상에 분포하는 해양심층수간의 온도차를 이용하여 암모니아 등의 작동유체로 터빈을 돌려 발전하는 방식으로, 해양에너지를 활용한 전력 생산 방식이다. 해양온도차발전의 개념은 1881년 프랑스에서 최초로 제안된 이후(D’Arsonal, 1881) 미국과 일본, 한국 등에서 실험 및 실증이 꾸준하게 진행되고 있다. 국내의 경우, 2019년 에 1MW급 해수온도차발전 실증플랜트를 제작하여 동해 남부에서 단기 시운전을 실시한 바 있다. 향후, 키리바시로 운반하여 장기 운전에 들어갈 계획이며, 총출력 1MW에 대해 펌프 동력 소모를 줄여서 순출력이 500kW 이상이 되도록 하여야 한다. 해수온도차발전의 특성상 깊은 수심의 해수를 취수해야하고, 발전 용량이 클수록 많은 유량을 취수해야한다. 이러한 이유 때문에 취수펌프의 동력 소모량이 발전량의 상당부분을 차지하게 된다. 해당 문제를 개선하고자, 설계된 1MW OTEC플랜트의 해수 파이프라인 중 열교환을 하는 과정에서 열교환기 입구와 토출측간의 높이 차이를 사이펀 원리를 활용하여 펌프 동력을 절감하는 방안을 모형시험을 통해 검토하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 상사법칙에 의거한 1MW OTEC 축소모형에 대한 설계 및 사이펀 현상의 구현을 위한 밸브, 오리피스 등을 추가한 최적의 모형시험 방안을 도출하고 실시하고자 한다.