적도해역 부유식 1MW 해수온도차발저늪랜트의 개념설계

Abstract

해양심층수와 해양표층수의 온도차가 연중 20℃ 이상인 적도해역에서 설치하여, 전력을 생산하기 위한 해수온도차발전 플랜트를 설계하고, 이를 탑재하여 해상에서 운전하기 위한 해양구조물을 개념 설계하였다. 대상해역은 위도 5도 이하의 적도해역을 대상으로 하였고, 설치수심은 1100m, 100년 재현주기 설계파고는 3.71m, 설계풍속은 30.7m/sec을 대상으로 하였고, 설계유속은 표층에서 최대유속인 0.6m/sec이고, 수심 100m에서 0.2m/sec로 감소하 후에 수심에 따라 계속 감소하는 것으로 하였다. 해수온도차발전 모듈은 작동유체 R32를 이용한 폐쇄순환식 싸이클을 대상으로 반경류식 터빈을 적용하고, 반용접식 판형 열교환기를 증발기 및 응축기로 설계하였다. 1MW의 발전 출력을 위하여 해양심층수는 2,087kg/sec, 해양표층수는 2,627kg/sec이 필요하였고, 이를 위해 직경 1.2m의 PE 라이저를 적용하는 것으로 하였다. 이를 탑재하고, 부착하기 위한 플랫포옴은 해상공간의 확장이 수월한 8각형의 평면(직경 26m)에 높이 15m(흘수 9.5m, 건현5.5m)로 배수량 5,453톤의 모듈형 구조물로 선정하였다. 계류시스템은 파랑과 부유체 동요가 크지 않으므로 인장(taut)식으로 선정하였다. 적도해역에 부유식 1MW OTEC 플랬포옴이 설치되어, 정상적으로 운전이 되면 가동율 95%로 가정시 매년 541.7MWh가 발전될 수 있을 것이다. 한편, 설비 수요는 용도에 따라 달라질 것이며, 그 결과로서 설비비가 달라질 수 있으므로 발전단가는 내구연한 10~20년으로 가정시 296.3~559.1원/kWh가 될 것으로 추산되었다.으로 하였고, 설치수심은 1100m, 100년 재현주기 설계파고는 3.71m, 설계풍속은 30.7m/sec을 대상으로 하였고, 설계유속은 표층에서 최대유속인 0.6m/sec이고, 수심 100m에서 0.2m/sec로 감소하 후에 수심에 따라 계속 감소하는 것으로 하였다. 해수온도차발전 모듈은 작동유체 R32를 이용한 폐쇄순환식 싸이클을 대상으로 반경류식 터빈을 적용하고, 반용접식 판형 열교환기를 증발기 및 응축기로 설계하였다. 1MW의 발전 출력을 위하여 해양심층수는 2,087kg/sec, 해양표층수는 2,627kg/sec이 필요하였고, 이를 위해 직경 1.2m의 PE 라이저를 적용하는 것으로 하였다. 이를 탑재하고, 부착하기 위한 플랫포옴은 해상공간의 확장이 수월한 8각형의 평면(직경 26m)에 높이 15m(흘수 9.5m, 건현5.5m)로 배수량 5,453톤의 모듈형 구조물로 선정하였다. 계류시스템은 파랑과 부유체 동요가 크지 않으므로 인장(taut)식으로 선정하였다. 적도해역에 부유식 1MW OTEC 플랬포옴이 설치되어, 정상적으로 운전이 되면 가동율 95%로 가정시 매년 541.7MWh가 발전될 수 있을 것이다. 한편, 설비 수요는 용도에 따라 달라질 것이며, 그 결과로서 설비비가 달라질 수 있으므로 발전단가는 내구연한 10~20년으로 가정시 296.3~559.1원/kWh가 될 것으로 추산되었다.