선박메인엔진 냉각수를 활용한 선박폐열발전-담수화 시스템 성능평가 시뮬레이션

Abstract

국제적 해양 환경문제와 선박유의 가격상승으로 고효율 선박의 수요가 증가하고 있으며, 선박에서 발생하는 폐열을 활용한 발전 방식의 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 58MW급 선박의 엔진 냉각수를 활용하여 ORC를 기반으로한 폐열발전을 시뮬레이션을 통해 설계하였으며, 폐열발전을 통과한 80℃의 냉각수를 활용한 담수화 설비의 담수생산량을 비교하였다. 선박폐열발전의 작동유체의 선정을 위한 다양한 냉매를 적용하여 발전출력과 열전달 성능을 비교하였으며, 저 GWP 냉매를 적용하기 위하여 신냉매의 성능을 비교하였다. 다양한 선종의 엔진타입과 냉각수 유량을 적용하여선박폐열발전의 출력과 바다로 배출되는 폐열 발생을 비교하였으며, 엔진 냉각수 온도가 80℃, 85℃, 90℃로 공급될 때발전 출력과 페열량을 비교하였다. 또한, 선박 담수화 설비의 증발압력의 변화에 따른 담수 생산량과 증발 온도를 비교하여 선박폐열발전-담수화 시스템의 최적 운전조건을 도출하였다. 10S90ME의 58MW급 선박의 90℃ 열원을 활용한 폐열발전-담수화 시스템은 R245fa 작동유체를 적용하여 564.4kW의 순수 발전출력과 1.278kg/s의 담수생산량을 확인하였으며, 기존 폐열 발생량 대비 35%의 감소량을 확인하였다.