심층수 이용 열교환기 개발을 위한 기초연구: 열교환기 재질이 열교환기 성능에 미치는 영향

Abstract

본 논문은 심층수 이용 열교환기 개발을 위해 열교환기의 구성 재질로서 티타늄, 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄의 전착코팅 관 등을 이용한 이중관 열교환 실험 장치를 구성하여 열교환 성능을 실험하였다. 기존 심층수 이용 열교환기는 대부분 티타늄 금속으로 이루어져 있다. 티타늄의 재질은 해양 심층수에 적합하나 고가의 금속이다. 티타늄 금속을 대체할 금속으로 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄 전착코팅 관 등을 고려하여 시험하였다. 또한 EES 프로그램을 사용하여 각 관들의 열전달률을 해석하고 이중관 열교환 실험결과와 비교 분석하였다. 열교환시의 성능에 대한 해석값과 실험값을 비교해 보았을 때 10% 내외의 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 또한 티타늄 대비 구리관이 가장 좋은 결과치를 보였고 알루미늄 전착코팅 관은 다소 낮은 열전달 수치를 보여 주었으나, 전착처리된 코팅관의 내부식성이 우수한 것을 고려한다면 티타늄 대체가능성이 충분하다고 사료된다.