급액가열기를 적용한 이젝터-펌프 온도차 발전시스템의 성능분석

Abstract

해양의 표층수와 심층수를 이용하는 해양온도차발전은 친환경적인 시스템으로 무한한 에너지원을 가지고 있다. 하지만 표층수와 심층수의 온도차는 평균 20℃ 안팎으로 타 발전방식과 대비하여 낮은 효율을 가진다. 종래의 해수를 이용한 온도차발전 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 미활용 열원으로서 발전소의 폐열과 선박 내연기관의 폐열 등을 이용하여 효율 향상에 대한 지속적인 노력이 이루어져 왔다. 또한, 터빈 출구의 배열을 펌프 후단과 열교환을 통해 회수하여 투입열량을 감소시키는 재생기의 적용과, 이젝터-펌프를 적용하여 터빈 후단의 압력을 강하시켜 발전량을 증대시키는 EP-OTEC 시스템 등의 사이클 구성의 변화로 효율 향상에 대한 연구가 진행된 바 있다. 본 연구에서는 터빈 중간압력의 증기 일부를 펌프의 후단으로 유입시켜 냉매 응축열을 이용한 급액가열 방식을 EP-OTEC 시스템에 적용하여 그 성능 분석을 실시하였다. 사용된 작동유체는 R245fa, R245ca, R113, R123, R141b, R142b, R227ea이다. 분석 결과로 이젝터 유량비가 0.2일 때, R245fa 냉매 적용 시 13.26%의 시스템 효율로 그 향상을 확인하였다.