본 연구에서는 CO2 가스 배출 저감 및 선박 폐열 회수 증대를 목적으로 선박 배기로 버려지는 폐열을 전기로 변환하는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전에 대해 시뮬레이션을 통한 냉매별 효율을 보여주고 있다. 상대적으로 고온인 배기가스의 폐열과 상대적으로 저온인 냉각해수를 이용하여 Aspen HYSYS 11을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 해수냉각 ORC 발전시스템의 시뮬레이션 결과, 작동유체 효율은 R717 냉매가 2.86 %로 가장 높았고, 다음 순으로 R152a, R134a, R143a, R125a로 나타났다.

반응성 첨가제로 사용된 HQ-PGE가 DGEBA/MDA계의 기계적 성질에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 충격강도와 인장강도를 측정하였다. HQ-PGE의 함량이 25phr일 때 충격 강도는 첨가되지 않았을 때보다 40% 증가하고, 인장강도도 약간 증가하였다. 이것은 HQ-PGE가 합성될 때 생성된 수산기가 자촉매 반응을 하면서 에폭시 수지의 미반응된 에폭시기와 반응한 결과로 사료된다. Young's modulus와 신장율은 HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 크게 변화하지 않았다.

Diglycidy1 ether of bisphenol A (DGEBA)/4, 4' -methylene dianiline(MDA)에 hydroquinonepheny1 glycidy1 ether(HQ-PGE)를 첨가한 계의 경화반응 메카니즘 FT-IR을 이용하여 연구하였다. 150˚C에서 경화반응이 일어날 경우 반응기간이 증가할 때 에폭시기와 히드록시기는 감소하였고, 에테르기는 증가하였다. 그리고, HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 에폭시기의 소모량이 증가하였고, 유리 전이 온도가 감소하였다. 이로부터 HQ-PGE는 반응에 참여할 때 사슬 확장제와 반응 가속제로 작용함을 할 수 있었다.

인류의 한정된 석유자원의 개발은 유가의 상승과 함께 필연적으로 심해지역의 유전을 탐사하고 개발하고 있다. 이러한 심해지역에 는 심층수의 온도가 약 4℃이고 표층수의 온도는 약 30℃로 이때의 온도 차이를 이용하여 발전설비를 가동하는 Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존의 심해지역에 설치되는 FPSO(Floating Production Storage Offloading; 부유식 생산설비)에서 수심 100m의 해수를 냉각수로 이용하는 조건을 400m까지 변경하는 조건으로 하고, FPSO에서 냉 각수로 사용되고 배출되는 해수를 이용하여 Discharged Thermal Energy Conversion(DTEC) 발전장치를 적용하는 방안을 설계하고 해석하 였다. 기존의 설계 수심보다 깊은 수심에서 냉각수를 취수하여 DTEC 시스템을 적용하면 수심에 따라 보다 많은 전력을 생산할 수 있는 시스 템의 설계가 가능한 것을 확인하였다. FPSO와 OTEC 발전설비의 유사성을 고려하였을 때, 심해지역의 FPSO에 DTEC 시스템을 적용하여 기술을 축적하고 유전의 수명이 다한 뒤에 OTEC 발전설비로 개조한다면 자원개발과 지속가능한 발전이라는 두 가지 중요한 과제를 이룰 수 있을 것이다.

본 논문에서는 선박에서 배출되는 CO2 배출을 최소화하기 위한 노력의 일환으로 선박에서 배출되는 열에너지를 회수하고 재활용하여 극대화 시킬 수 있는 방안들을 조사하고 버려지는 열에너지를 이용하여 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전장치를 구동함으로써 선박의 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 방안들을 연구하였다. 선박에서 배출되는 배기가스의 폐열을 열원으로 하는 유기냉매 랭킨사이클을 구성하는 방안과 열에너지 비중은 높지만 상대적으로 낮은 온도인 해수냉각 시스템으로 배출되는 열에너지를 재활용하여 터빈 발전기를 구동하는 ORC 발전시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다. 시스템 해석 결과 배기가스에서는 1,000kW급, 해수 냉각 시스템에서는 650kW급 발전 출력을 얻을 수 있었고, 다양한 친환경 유기냉매를 이용하여 온도와 유량 조건에 따른 열 해석을 실시하여 시스템의 효율과 출력을 비교하였다.

LNG선의 건조 동향을 보면 2003년을 기점으로 하여 기하급수적으로 증가하기 시작 하였으며, 2008년을 기점으로 하여 그 건조량은 감소하는 추세이나 건조 선박 중 많은 부분이 재액화 시스템이 장착된 대형 LNG선박으로 대형 LNG선은 216K급의 Q-Flex급, 260K급의 Q-Max급이 주를 이루고 있다. 이러한 LNG선박의 대형화는 LNG선의 화물창 보온 설계 기준인 BOR(Boil Off Rate) 0.15%를 기준해서 상대적으로 많은 양의 BOG가 발생하게 되었으며 선박의 주 추진기관의 연료로 사용 하더라도 잉여 가스가 남게 되어 화물탱크의 압력상승을 막기 위해서는 BOG를 재 액화하여 화물탱크로 반송하거나 소각하는 방법 등으로 처리하지 않으면 안 되게 되었다. 이러한 이유로 인하여 206K(206,000m3)급 이상의 대형 LNG 선박에서는 필수적으로 LNG 재액화 시스템을 탑재하도록 설계를 하게 된다. 본 연구에서는 현재 개발 되어 운항선에 적용되고 있는 여러 가지 LNG 재액화 시스템의 사이클 성능을 동일한 기기 조건하에서 해석함으로써 각각의 장단점을 비교하여 LNG선박의 설계 및 운항 시 재 액화 시스템의 최적화 방안을 제시하고자 한다.