이젝터 적용 해양온도차 발전시스템의 효율 향상

Abstract

현재 전 세계적으로 각 분야에서의 화석연료 사용은 환경정책 및 규제로 인해 사용범위가 점차 제한되고 있다. 이에 대체 열원으로 신재생에너지가 각광받고 있으며 이 중 해양에너지를 이용한 발전시스템의 개발도 활발히 이루어지고 있다. 해수열원을 이용한 해양온도차발전시스템(Ocean Thermal Energy Conversion System)의 경우, 온도변화가 적은 저온의 심층수와 상대적 고온인 표층수의 온도차를 이용하는 재생에너지로서 무한한 발전 잠재성을 지니고 있다. 반면, 해양온도차발전의 한계점으로 지목되는 낮은 효율과 높은 심층수 취수 비용은 해양온도차발전의 상용화를 저해하는 주요 요소이다. 이에 대해 본 연구에서는 해양온도차발전의 고효율화 방안에 대한 여러 가지 대안과 대체 열원을 모색하고자 한다. 이젝터를 적용한 해양온도차발전은 고단과 저단의작은 압력차를 이젝터의 승압효과를 통해 보완하고자 하며, 열원수로 쓰이는 표층수의 온도레벨의 한계를 온천수로 대체하여 고효율화를 꾀하고자 한다. 이젝터를 적용한 해양온도차발전은 이젝터의 유량비와 구동 압력비를 변수로 시스템의 효율을 분석하였으며, 이젝터를 적용한 시스템의 효율은 기본 발전시스템보다 높은 효율을 보였다. 또한 온천수의 온도는 일반적으로 60~80℃로 여름철 표층수 온도인 22~26℃보다 높은 열원으로, 온도차발전시스템에 적용 시 시스템 효율 향상을 기대할 수 있다. 따라서 본연구에서는 이젝터의 유량비와 구동 압력비를 변수로 한 해양온도차발전시스템의 성능분석과 60~80℃의 온천수를 열원으로 이용하였을 때의 시스템 효율을 시뮬레이션 프로그램을 통해 비교분석하였다. 시스템의 저온부에서 열교환하는 열침(Heat sink)의 온