• 동력기계공학회지
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• 제20권2호
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• pp.79-84
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• 2016

The thermodynamic performance of ocean thermal energy conversion with 1 kg/s geothermal water flow rate as a heat source was evaluated to obtain the basic data for the optimal design of cycle with respect to the classification of the working fluid. The basic thermodynamic model for cycle is rankine cycle and the geothermal water and deep seawater were adapted for the heat source of evaporator and condenser, respectively. R245fa, R134a are better to use as a working fluid than others in view of the use of geothermal water. It is important to select the proper working fluid to operate the ocean thermal energy conversion. So, this paper can be used as the basic data for the design of ocean thermal energy conversion with geothermal water and deep seawater.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.433-438
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• 2013

에너지 자원의 부족이 점진적으로 증가할 것이라는 전망과 함께 재생가능한 대체 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 잠재적인 재생가능에너지의 보고인 대양으로부터 에너지를 추출하는 방법을 고안하는 노력이 증가하고 있다. 본 논문은 해양 파랑, 조석, 온도차, 해류 등의 해양 신재생에너지 자원의 추출 및 변환의 연구동향을 요약 검토하였다. 각각의 에너지 추출과 변환 기술을 사례별로 논의하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.2304-2308
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• 2003

Ocean thermal energy conversion (OTEC) is an effective method of power generation, which has a small impact on the environment and can be utilized semi-permanently. This paper describes a dynamic model for a pilot OTEC plant built by the Institute of Ocean Energy, Saga University, Japan. This plant is based on Uehara cycle, in which binary mixtures of ammonia and water is used as the working fluid. Some simulation results attained by this model and the analysis of the results are presented. The developed computer simulation can be used to actual practice effectively, such as stable control in a steady operation, optimal determination of the plant specifications for a higher thermal efficiency and evaluation of the economic prospects and off-line training for the operators of OTEC plant.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.215-222
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• 2019

This work is experimental study of 10 kW specialized Combined Ocean Thermal Energy Conversion. We propose a C-OTEC technology that directly uses exhaust thermal energy from power station condensers to heat the working fluid (R134a), and tests the feasibility of such power station by designing, manufacturing, installing, and operating a 10 kW-pilot facility. Power generation status was monitored by using exhaust thermal energy from an existing power plant located on the east coast of the Korean peninsula, heat exchange with 300 kW of heat capacity, and a turbine, which can exceed enthalpy efficiency of 45%. Output of 8.5 kW at efficiency of 3.5% was monitored when the condenser temperature and seawater temperature are $29^{\circ}C$ and $7.5^{\circ}C$, respectively. The evaluation of the impact of large-capacity C-OTEC technology on power station confirmed the increased value of the technology on existing power generating equipment by improving output value and reducing hot waste water. Through the research result, the technical possibility of C-OTEC has been confirmed, and it is being conducted at 200 kW-class to gain economic feasibility. Based on the results, authors present an empirical study result on the 200 kW C-OTEC design and review the impact on power plant.

• 신재생에너지
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• 제6권3호
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• pp.22-29
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• 2010

The concept of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is simple and various types of OTEC have been proposed and tried. However the location of OTEC is limited because OTEC requires $20^{\circ}C$ of temperature difference as a minimum, so most of OTEC plants were constructed and experimented in tropical oceans. To solve this we proposed the modified OTEC which uses condenser discharged thermal energy of existing fossil or nuclear power plants. We call this system CTEC (Condenser Thermal Energy Conversion) as this system directly uses $32^{\circ}C$ partially saturated steam in condenser instead of $20{\sim}25^{\circ}C$ surface sea water as heat source. Increased temperature difference can improve thermal efficiency of Rankine cycle, but CTEC should be located near existing plant condenser and the length of cold water pipe between CTEC and deep cold sea water also increase. So friction loss also increases. Calculated result shows the change of efficiency, pumping power, net power and other parameters of modeled 7.9 MW CTEC at given condition. The calculated efficiency of CTEC is little larger than that of typical OTEC as expected. By proper location and optimization, CTEC could be considered another competitive renewable energy system.

• 동력기계공학회지
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• 제20권1호
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• pp.11-17
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• 2016

In this study, the simulation for performance comparison between basic single stage organic rankine cycle, multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was carried out. The multi stage reheater cycle and multi stage reheater & recuperator cycle was designed to improve the efficiency for organic rankine cycle using heat source from industrial waste heat and heat sink from deep ocean water. R245fa was selected as a refrigerant for the cycle and system efficiencies were simulated by the variation of the heat sink temperature and the cycle classification. Performance characteristics were simulated by using the Aspen HYSYS. It was confirmed that the system efficiency was decreased by the increase of heat sink temperature. These results can be considered to be applied as geo-ocean thermal energy conversion in where plenty of geothermal or ocean thermal resource exist.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.476-483
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• 2016

해양온도차발전용 유기랭킨사이클은 해양의 표층수와 심층수사이의 온도차를 이용하여 발전하는 사이클이다. 작동유체는 유기랭킨사이클의 열역학적 성능에 있어 중요한 요소이다. 유기랭킨사이클의 열역학적 분석방법으로 핀치포인트분석이 있다. 본 연구는 열교환기내 핀치포인트온도차의 변화와 열원 및 열침의 출구온도의 변화에 따른 열역학적 성능분석을 수행하였다. 핀치포인트분석법에 따라 설계한 해양온도차발전용 단순랭킨사이클에 7종의 단일 작동유체를 적용하여 열역학적 성능을 분석하였다. 성능분석결과 열교환기에서 핀치포인트온도차와 열원 및 열침의 온도변화가 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하였으며, 제2법칙 효율은 상승하였다. 또한 비가역성은 열역학적 변화가 발생한 곳에서 크게 변화하였다. RE245fa2는 선정한 작동유체 중에서 가장 우수한 열역학적 성능을 보여주었으며, 모든 작동유체의 성능은 유사하였다. 열교환기 및 작동유체 선정에 있어 열역학적 성능과 함께 다양한 요소들에 대해서도 엄밀한 이론적 근거가 필요하다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-18
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• 2012

우리나라의 연간 전력 소비량은 세계적으로 상위권에 속해 있으며, 전력을 생산하는 방법으로는 화력발전의 비중이 높아 $CO_2$의 배출량도 세계 10위이다. 이에 정부는 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 기술 확보 및 실용화에 주안을 두고 있으며, 에너지 공급의 탈 화석화를 실현하기 위한 국가에너지기본계획을 수립하고 추진 중이다. 신재생 에너지의 하나인 해양심층수 열에너지의 자원화 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 해양자원의 다각적 이용을 위한 핵심기술로서 자원 확보와 환경개선을 위해 국내 외에서 새롭게 주목을 받고 있다. 해양심층수 에너지의 해양온도차 발전과 냉난방 이용을 대상으로 다음과 같이 연구개발의 경제성 타당성을 분석하였다. 첫째, 1MW급 온도차발전 플랜트에서 해양심층수 및 발전소 온배수를 이용하여 전기를 생산할 경우 경제성은 미흡하나 연구개발을 통해 상용화 규모로 개발하면 전기의 생산 뿐 아니라 식수 및 탄소배출권 등을 고려할 때 경제성이 커질 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 1,000RT급을 대상으로 해양심층수의 냉난방 이용은 경제성은 양호한편이며 특히 탄소배출권을 고려한다면 충분한 경제성을 확보 가능하다. 이를 해양온도차 발전, 담수화, 농수산 이용 등과 연계하여 이용하면 경제적 파급효과가 커질 것으로 판단되어, 조기 실용화 및 보급 확산을 위한 연구개발이 필요하다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.881-889
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• 2015

해양온도차발전은 해양의 표층수와 심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 유기랭킨사이클이다. 작동유체와 사이클 구성은 유기랭킨사이클의 열역학적 효율에 큰 영향을 미치는 요소이다. 본 연구에서는 작동유체와 사이클에 따른 해양온도차발전시스템의 성능분석을 수행하였다. 고전적인 단순 랭킨사이클과 단순 랭킨사이클의 대안으로 제시되고 있는 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클 그리고 칼리나 사이클이 본 연구에서 고려되었으며, 작동유체로는 9종의 단일냉매와 3종의 혼합냉매를 본 연구에 적용하였다. 사이클의 성능분석에는 핀치포인트온도차를 일정하게 유지하는 핀치포인트분석이 적용되었다. 성능분석결과를 살펴보면, 단순 랭킨사이클과 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클의 경우 RE245fa2를 작동유체로 사용하며, 칼리나 사이클의 경우 $NH_3/H_2O$의 질량비가 0.9:0.1일 때 열역학적 효율이 가장 높았다. 한편, 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클과 칼리나 사이클을 해양온도차발전시스템에 적용할 경우 단순 랭킨사이클과 비교하여 각각 약 2.0 %, 1.0%, 10.0%의 효율 향상을 기대할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권4호
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• pp.502-507
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• 2014

본 논문에서는 혼합작동유체를 해양온도차발전에 적용하였을 때에 그에 따른 사이클의 성능특성에 대해 연구를 수행하였다. 다양한 혼합작동유체 중 본 논문에서는 R32/R152a를 해양온도차발전에 적용하였다. 사이클로는 기존의 밀폐형사이클, 암모니아/물 혼합물에 적용하고 있는 칼리나 사이클에 대해 시뮬레이션 해석을 수행하였고, 온열원의 온도는 $26^{\circ}C$, 냉열원의 온도는 $5^{\circ}C$를 적용하였다. R32를 적용한 밀폐사이클의 출력은 22kW, 사이클의 효율은 2.02%를 보였다. 혼합작동유체를 적용하였을 때에 R32/R152a(90%:10%)의 출력은 29.93kW, 사이클 효율은 2.78%로 기존의 단일 냉매보다 36%, 사이클효율은 37%상승함을 확인 하였다. 칼리나 사이클 또한 위와 같은 방법으로 연구를 수행하였다.