해양온도차를 이용한 냉난방시스템 및 발전시스템의 현황과 미래전망

오철(Cheol Oh),송영욱(Young-Uk Lee),지재훈(Jae-Hoon Ji) 대한설비공학회 2011 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.7

Air-conditioning system by ocean thermal energy has been developed in the areas of Europe, North America and Japan because there are abundant amount of thermal energy potential in the ocean and permanent free use for the thermal energy using the air-conditioning system. In the case of domestic ocean thermal energy resource, ocean thermal energy potential exists about 27,155T㎈/year and totally 20,285T㎈/year of possible thermal energy use by heat pump, which are reported from the survey of the 7 domestic near shore cities. Present study is introduce to the air-conditioning and OTEC system by ocean thermal energy, especially, for the air-conditioning and OTEC facility technologies and equipment using sea water.

국내 해양에너지 이론적 잠재량 산정 연구

황수진,조철희 한국수소및신에너지학회 2019 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.30 No.5

This paper describes the resource assessment of theoretical potential of ocean energy including tidal current energy, tidal range energy, wave energy and ocean thermal energy in Korea to provide reliable basis for feasible development plan of ocean energy. Because of different characteristics of each ocean energy resources, the resource assessment methods were established considering characteristics of each ocean energy resources. The coastal region of Korea has been divided into 10 regions. The results show that tidal current energy is abundant in Incheon-Gyunggi and Jeollanam-do and tidal range energy is abundant in Incheon-Gyunggi. And wave energy is abundant in Jeollanam-do, Jeju and Gyeongsangbuk-do and there is ocean thermal energy in Gangwon-do and Gyeongsangbuk-do.

확률론적 분석 기법을 이용한 해수온도차에너지 이용 냉난방 사업의 경제성 평가

김재엽,김현제 한국자원공학회 2019 한국자원공학회지 Vol.56 No.1

Faced with an energy transition era, more reliable economic analyses become mandatory for various businesses using new and renewable energy. This paper presents an economic analysis reflecting various uncertainties through one of the most widely used probabilistic economic analyses, called Monte Carlo simulation. In addition, by conducting a sensitivity analysis aimed at the main variables used in the probabilistic economic analysis, the influence level of each main variable on economic improvement of businesses using ocean thermal energy is specifically clarified. The methodologies and results of this study can be applied to micro-level economic analyses and policy decision-making to disseminate the use of ocean thermal energy on air-conditioning and heating systems. 에너지 전환시대에 직면한 오늘날, 신재생에너지원을 활용한 사업 수행 시 신뢰성 있는 경제성 평가가 그 어느 때보다 크게 요구되고 있다. 본 연구에서는 확률론적 경제성 분석 기법 중 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 이용하여 해수온도차에너지 냉난방 도입 시에 수반되는 불확실성을 고려한 경제성 분석을 수행하였다. 또한 해수온도차에너지 이용 냉난방 도입 시 경제성 평가에 활용된 주요 변수들을 대상으로 민감도 분석을 수행하여각 변수들에 발생한 변동이 경제성 분석 결과에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 구체적으로 파악하였다. 본 연구의 방법론과 결과는 향후 보다 세분화된 변수를 바탕으로 한 경제성 분석 및 해수온도차에너지 냉난방 확대를 위한 정책적의사결정에 널리 활용될 수 있을 것이다.

국내 해양에너지 이론적 잠재량 분석

조철희(Chulhee Jo),이강희(Kanghee Lee),김도엽(Doyoub Kim),황수진(Sujin Hwang) 한국신재생에너지학회 2016 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

해양온도차에너지 개발을 위한 해수온도차 출현확률 산정 방법 비교

윤동영 ( Dong Young Yoon ),최현우 ( Hyun Woo Choi ),이광수 ( Kwang Soo Lee ),박진순 ( Jin Soon Park ),김계현 ( Kye Hyun Kim ) 한국지리정보학회 2010 한국지리정보학회지 Vol.13 No.2

해양온도차에너지(Ocean Thermal Energy: OTE) 개발을 위해서는 에너지 부존 자원량 파악과 개발적지 선정이 선행되어야 한다. 이를 위해 대상해역의 표층과 심층 간의 수온차이 값(ΔT)에 대한 연중출현확률의 산정이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 ΔT의 연중출현확률을 산정하기 위해 남해 해역을 대상으로 빈도분석 방법과 조화분석 방법을 사용하였으며, 두 방법의 장단점을 비교하고자 하였다. 비교를 위한 공간적 규모는 OTE 부존량 산정과 연계된 연구지역 전체의 광역적 규모와 적지선정과 연계된 지역적 규모로 구분하였다. 광역적 규모에서는 두 방법으로 산정된 ΔT의 연중출현확률 차이를 공간분포 지도로 제작한 후, 확률차이에 대한 면적을 비교하였다. 지역적인 규모에서는 두 방법 모두 연중 출현확률이 가장 높은 지역에서 서로 간의 확률 차이 뿐 아니라, 확률차이가 가장 큰 지역과 작은 지역에서 두 방법의 격월별 출현확률도 비교하였다. 일차적으로 두 방법의 출현확률이 강한 상관성(피어슨 상관계수 r=0.96, α=0.05)을 보여 두 방법 모두 유용함을 알 수 있었다. 광역적 규모에서 두 방법의 확률차이가 10% 이상 되는 면적은 전체 면적의 5%이하로 나타났다. 따라서 OTE 부존량 산정 시 두 방법 모두 적용 가능함을 보였다. 하지만 현실적으로 다양한 수온 차 조건으로 계산 가능한 조화분석 방법이 보다 적합한 방법으로 판단되었다. 지역적 규모에서 두 방법에 의한 출현확률이 모두 높은 지역에서는 서로간의 확률차이가 약 5%이하로 두 방법의 차이가 뚜렷하지 않았다. 하지만 빈도분석으로는 탐지 가능한 10%이하의 확률을 조화분석은 탐지하지 못하는 단점을 보였다. 따라서 OTE 부존량 산정에는 조화분석 방법이, 개발 적지 선정에는 빈도분석 방법이 장점을 지닌 것으로 분석되었다. Understanding of the amount of energy resources and site selection are required prior to develop Ocean Thermal Energy (OTE). It is necessary to calculate the appearance probability of difference of seawater temperature(ΔT) between sea surface layer and underwater layers. This research mainly aimed to calculate the appearance probability of ΔT using frequency analysis(FA) and harmonic analysis(HA), and compare the advantages and weaknesses of those methods which has used in the South Sea of Korea. Spatial scale for comparison of two methods was divided into local and global scales related to the estimation of energy resources amount and site selection. In global scale, the Probability Differences(PD) of calculated ΔT from using both methods were created as spatial distribution maps, and compared areas of PD. In local scale, both methods were compared with not only the results of PD at the region of highest probability but also bimonthly probabilities in the regions of highest and lowest PD. Basically, the strong relationship(pearson r=0.96, α=0.05) between probabilities of two methods showed the usefulness of both methods. In global scale, the area of PD more than 10% was less than 5% of the whole area, which means both methods can be applied to estimate the amount of OTE resources. However, in practice, HA method was considered as a more pragmatic method due to its capability of calculating under various ΔT conditions. In local scale, there was no significant difference between the high probability areas by both methods, showing difference under 5%. However, while FA could detect the whole range of probability, HA had a disadvantage of inability of detecting probability less than 10%. Therefore it was analyzed that the HA is more suitable to estimate the amount of energy resources, and FA is more suitable to select the site for OTE development.

해양에너지분야 국내외 최신 동향

이진학(Jin-Hak Yi),고동휘(Dong-Hui Ko),박진순(Jin-Soon Park),최종수(Jong-Su Choi),신승호(Seungho Shin),서종범(Jongbeom Seo) 한국신재생에너지학회 2023 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.6

해수열에너지의 이용기술

오철(Cheol Oh),송영욱(Young-Uk Song),임승택(Seung-Taek Lim) 한국신재생에너지학회 2015 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.6

해양심층수 에너지자원 이용 타당성 분석 연구

김정협(Jeong-Hyop Kim),김광태(Gwang Tae Kim),박세헌(Se-Hun Park),오위영(Wee-Yeong Oh),김현주(Hyeon-Ju Kim) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회지 Vol.15 No.1

해수온도차 출현율 산정을 위한 빈도분석과 조화분석 방법의 비교

윤동영(Yoon, Dongyoung),최현우(Choi, Hyun-Woo) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

해양에서 물리적 에너지원으로는 조류, 조력, 파력, 해양온도차에너지(Ocean Thermal Energy : OTE)가 있으며, OTE 개발을 위해서는 우선 부존 자원량 파악과 개발적지 선정이 선행되어야 한다. 이를 위해 대상해역의 표층과 심층간의 수온차이 값({Delta}T)에 대한 연중출현확률의 산정이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 {Delta}T의 연중출현확률을 산정하기 위해 남해 해역을 대상으로 47년간(1961~2007) 격월 별(2, 4, 6, 8, 10, 12월)로 관측된 93개 정점의 정선해양관측자료(국립수산과학원)를 사용하였다. {Delta}T값을 정량화 하고자 정점 별 {Delta}T(> 5?C, > 10?C, > 15?C)의 연중출현확률을 빈도분석과 조화분석 방법을 사용하여 계산하고 이를 공간적으로 광역적 규모와 지역적 규모에서 두 방법의 장단점을 비교, 분석 하였다.

1 MW급 해수온도차발전 펌프 동력 저감을 위한 모형시험

윤지원,김현주,이호생,서종범 한국동력기계공학회 2022 동력시스템공학회지 Vol.26 No.4

전 세계 해수온도차에너지는 약 300 EJ/year로 추정되며, 세계 해양의 90%에서 잠재력을 가지고 있는 것으로 추정되고 있다. 또한 해수온도차에너지는 타 해양에너지 대비 가장 큰 잠재력을 가지고 있는 기술이다. 이를 활용한 해수온도차발전(OTEC)은 해양 표층의 상대적으로 따듯한 표층수와 수심 200 m 이하의 심층 해수를 활용하여 암모니아 등의 작동유체로 터빈을 이용하여 에너지를 생산해내는 발전 방식으로, 이러한 해수의 온도차가 20°C 이상일 때 효율적인 발전이 가능하다. 1881년 프랑스에서 최초로 개념이 제안된 이후 현재 미국, 일본을 선두로 다양한 나라에서 kW~ MW급 다양한 용량의 lab-scale 및 실증 해수온도차발전 연구 개발이 이루어지고 있다. 국내는 동해역이 해수온도차발전에 가장 적합한 환경으로, 해안 근거리에 해양심층수가 존재하는 환경 조건을 가지고 있으며, 해안으로부터 5~10 km 내외에서 심층수의 취득이 가능하다. 따라서 해당 환경에서 20 kW급 해수온도차발전 pilot 플랜트 성능 실험 연구와 1 MW급 해수온도차발전 실증 플랜트 개발 등의 연구가 진행되고 있다. 현재까지 활발한 연구에도 불구하고 해수온도차발전 플랜트 건설에 소비되는 막대한 초기비용과 신뢰성 있는 실증 실험 데이터 부족 등으로 상업화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 또한 해수온도차발전 특성상 막대한 양의 해수를 취수해야 하기에, 발전량의 상당 부분을 펌프 동력으로 소모하게 되며, 2~4% 수준의 열효율을 가진다. 열효율 상승을 위해서는 열교환기 및 배관 등에서 발생하는 압력손실 및 해수 취수동력을 최소화하여 발전 순 출력을 높여야 한다. 따라서 본 논문에서는 국내 동해상에서 수행한 1 MW급 해수온도차발전 실증 플랜트 시운전 당시 데이터를 기반으로 해수 취수펌프 동력 절감을 위해 표층수 라인에 대한 모형시험 설계 및 사이펀 유동 구현을 통해 순 출력 개선 효과를 구현하였다. 결과적으로, 사이펀 구현을 통해 최대 37.5%의 해수 취수펌프 동력 절감 효과를 구현할 수 있었다.