This study focuses on analyzing the energy-saving effects of the recirculation aquaculture system using seawater source heat pumps and solar power generation. Based on the thermal load analysis conducted using the transient system simulation tool, the annual energy consumption of the recirculation aquaculture system was analyzed and the energy-saving effects of utilizing the photovoltaic system was evaluated. When analyzing the heat load, the sea areas where the fish farms are located, the type of breeding tank, and the circulation rate of breeding water were taken into consideration. In addition, a method for determining the appropriate capacity for each operation time was examined when applying the energy storage system instead of the existing diesel generator as an emergency power, which is required to maintain the water temperature of breeding water during power outage. The results suggest that, among the four seas considered, Jeju should be estimated to achieve the highest energy-saving performance using the solar power generation, with approximately 45% energy savings.

In this paper, a tidal power conversion system (PCS) using seawater level differences was presented.. To verify the presented PCS, an actual lab-scale tidal power generation system was constructed. The operation of the lab-scale PCS was first modeled mathematically and was analyzed through dynamic simulation and experimental tests.

국제적인 선박 배출 가스에 대한 환경 규제가 점차 강화됨에 따라 전기추진 및 하이브리드 추진선박에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이러한 선박에 적용하기 위한 다양한 솔루션이 개발 및 적용되고 있는데 특히 전력계통의 안정화, 시스템의 효율성을 높이기 위 한 방안으로 직류배전시스템이 적용되고 있다. 또한, 선박용 직류배전시스템에 대한 안전 및 성능에 대한 검증 및 시험의 중요성이 요구 되고 있다. 본 연구는 직류배전 테스트베드 구축 및 직류배전(가변속 발전)시스템에 대한 성능을 검증하고 연료소모량 분석한 결과로서 선박용 직류배전에 적용되고 있는 가변속 발전시스템을 적용하였으며, 발전기에서 출력되는 전력을 정류기를 통해 직류전력으로 변환하 여 시스템에 연계하고 이러한 장치들을 감시 및 제어하기 위한 시스템을 개발하였다. 이러한 직류배전 시스템을 적용한 시험을 통해 최 대 전압은 751.5V이고 최소전압은 731.4V가 계측되어 전압변동률은 2.7%로 3% 이내에서 안정적으로 전압이 공급되는 것을 확인하였고 부 하변동에 따라 가변속 발전시스템을 적용하였을 경우 연료소모량이 기존 정속발전시스템과 비교하여 구간에 따라 최대 20%이상 연료절 감이 되는 것을 시험을 통해 확인하였다.

This study is to propose ways to improve the system for rational procedures for offshore wind power generation projects. The results of this study are summarized as follows. In order to quickly distribute and develop offshore wind power projects, the permitting period should be shortened through special laws, the government actively intervenes to support the formation and operation of privat-public councils to ensure residents' acceptance. In this way, it can be competitive in the future energy market. Above all, a special law (proposal) related to offshore wind power currently pending in the National Assembly should be passed as soon as possible. Finally, the government and local governments that manage public waters should provide active administrative support based on system improvement measures in consideration of these permits, and the project’s main body should minimize damage to the marine environment and ecosystem. Through these subject-specific roles, offshore wind power generation will be able to reduce carbon emissions and help establish a sustainable energy production system.

Numerical analysis has been carried out to investigate the characteristics of seawater flow fields and turbine output in a compact double current tidal power generation system for various level differences. There are growing concerns for the development of efficient tidal power generation which is stable and less affected by environmental circumstances as ocean energy. Especially the flow field characteristics in the compact tidal power generation system have a large influence on the system power generation performance. Flow velocity, pressure, and streamline distributions are compared including vertical type turbine out, and it can be predicted that seawater is accelerated by vortex flow in front of the turbine and there is severe turbine output variation due to the water level difference with pressure difference. These results can be applied as basic data for the effective development of compact tidal power generation system.

IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기 (기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석 (Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기 관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

국가 신재생에너지개발 장려정책으로 농업용저수지 내 수상태양광 발전시설 설치가 확대되고 있음에도 불구하고, 수상태양광 발전시설 설치가 수생태계에 미치는 영향을 판 단할 수 있는 장기적인 조사나 과학적 연구가 부족한 실정 이다(노 등, 2015). 일반적으로 수상 태양광 발전시설 설치 지역은 수온, 증발량 등의 물리적 환경변화가 국지적으로 발생하기 때문에(노 등, 2014; Melvin, 2015; Sahu, 2016), 미소생태계(microecosystem)가 형성되어 수생생물의 분포 및 군집특성의 변화로 이어진다. 따라서 수상태양광 설치지 역과 설치가 되지 않은 지역 간 어류군집 특성을 비교함으 로서 수상태양광 설치가 수생태계에 미치고 있는 영향을 간접적으로 유추할 수 있다. 특히, 수생태계의 영양단계 (trophic level)에서 상위단계에 해당하는 어류의 군집 특성 및 분포는 미소생태계의 형성유무와 형성된 미소생태계의 영양구조를 설명할 수 있는 근거가 된다. 수상태양광이 설치되어 있는 2개의 저수지는 실험군으로 하였고, 기후, 수상태양광 규모(전력생산량), 저수지 규모, 유역특성이 비슷한 인근의 저수지 1개소는 대조군으로 선 정하였다. 조사지점은 수상태양광 설치지역으로부터 일정 거리별(200~250m)로 6지점(수상태양광 발전시설 설치지 점을 기점으로 1~6번으로 지점번호 부여)을 선정하였으며, 지점별로 12절 자망(50m)을 설치한 후 24시간이 경과된 시점에서 어류를 채집하여 동정하였다. 장마기간 전·후로 총 2회의 어류조사를 실시하였으며, 현장조사 결과를 토대 로 종다양도를 산출하고 지점 간 유사도를 살펴보기 위해서 군집분석을 실시하였다. 현장 조사결과, 실험군인 A저수지는 총 8종 129개체가 채집되었으며, 블루길이 전체 개체수의 78.3%로 우점하였 다. 상대적으로 수변지역과 가까운 2번과 6번 지점이 각 5종, 7종으로 종수가 많았으며, 수상태양광 발전시설이 설 치된 지역과 가장 인접한 1번 지점에서는 타 조사지점에서 도 공통적으로 관찰되는 2종(백조어, 블루길)이 유사한 개 체수로 관찰되었다. 군집의 유사도 역시 1, 3번 지점과 4, 5번 지점, 그리고 2번, 6번 지점으로 그룹화되어, 수상태양 광 발전시설 설치지역으로부터 이격거리별로 종다양도 변 화는 없는 것으로 나타났다. 실험군인 B저수지는 총 3종만 이 관찰되어 어류 군집특성을 파악하기에 어려움이 있었다. 대조군인 C저수지는 총 11종 950개체가 채집되었으며, 치 리와 모래무지가 전체 종조성의 83.2%를 차지하였다. 출현 종수가 6~7종으로 조사지점별로 종조성이 유사하였으며, 군집분석 결과 역시 1, 3, 4번 지점과 2, 6번, 5번 지점으로 그룹화되어 특별한 경향성을 보이지 않았다. 본 연구결과로부터 수상태양광 발전시설 설치로 인한 물 리적 환경변화는 어류 군집특성의 변화를 유도할 만큼 크지 않다는 것을 알 수 있다. 실제 실험군에 설치된 수상태양광 발전시설은 수면과 접촉되지 않고 일정한 높이로 이격되어 있고, 태양광 패널을 지지하는 부력체 역시 수평적인 물순 환을 저해하지 않아 인근 수체와 연속적인 생태계로 볼 수 있다. 다만 본 연구의 조사방법이 수상태양광 발전시설 설 치지역과 그렇지 않은 지역의 어류군집 특성을 구분할 만큼 정밀도가 높지 않았다는 연구의 한계가 있을 수 있다. 따라 서 태양광 발전설비에 의한 수생태계 영향 규명을 위해서는 저수지 전체를 대상으로 수상태양광 발전시설 설치로 인한 에너지유입량, 1차 생산량 변화, 수생태계 영양구조 및 먹이 그물 변화 등에 대한 시스템적 연구가 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.

The limitations and problems of the rechargeable battery and short mileage per one electric charging have not been overcome at the electric vehicles. To solve these problems, the hybrid vehicle has been developed by securing the performance of automotive with the conventional internal combustion engine and the environmental benefit. Meanwhile, the electric UTV (utility terrain vehicle) which has this environmental benefit has been widely used for factories, parks, leisure and agricultural areas. In this study, the electric UTV was fabricated and attached the auxiliary power drive systems including the photovoltaic power generation system into this electric vehicle in order to make up the hybrid (motor + photovoltaic) vehicle system. As the range of the hybrid UTV would be extended over 20% than that of the existing golf cart per one electric charging through this successful development, the dynamic stiffness was improved through light-weight body design.

본 연구에서는 화력발전소에서 온배수의 형태로 배출되는 폐열을 히트펌프의 열원으로 이용하여 온실의 난방에 활용할 수 있는 히트펌프 시스템을 설계 제작하였으며, 난방 성능을 분석하여 PE 파이프 열교환기의 설계기준을 제시하고자 하였다. PE 파이프 열교환기의 내경은 20mm, 두께는 2mm였으며, Roll의 직경은 1,000mm로 하였다. 연구결과 PE파이프 열교환기의 적정 길이는 1.0RT당 75m로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단되었으며, 이때 히트펌프시스템의 난방성능계수(COPh)는 3.8로 나타났다.

Numerical simulation has been carried out to analyze seawater flow characteristics for shroud geometry variations with tidal current generation turbine. Seawater flow field characteristics in the turbine system are largely influenced by the shroud geometry. The vortex flow area in the diffuser part of the shroud gradually grows with the increase of shroud angle, but its recirculation velocity gets smaller. The centerline velocity of shroud increases with the length of cylinder part when diffuser part length and angle are constant(2.5m, 0.733rad) for the cylinder-diffuser type shroud system. Seawater velocity on the tip of turbine blade is pretty high, and as radial distance increases from the turbine axis, there is more gap between the fluid velocity isolines. These results in this study will be applicable for optimal design of tidal current generation system.

해상에서 운용되는 일점계류형 해양플랜트의 태양광 발전 시스템은 독립 전원 체계를 가지고 있으며, 해상 환경, 부조일수 등의 영향으로 안정적인 전력을 공급하는 것이 중요하다. 이러한 이유로 태양광 패널을 여러 방향으로 설치하게 되는데, 이 때 각 패널마다 입사되는 광량이 달라지므로 부분음영현상이 발생하게 된다. 육상용 태양광 발전시스템의 발전량은 위도의 영향을 받으므로 우리나라의 경우 30~36° 사이의 각도로 설치하는 것이 일반적이나, 일점계류형 해양플랜트에 설치되는 태양광 발전 시스템의 경우 부분 음영 현상에 의해 최대전력점이 제어 가능 범위 밖에 존재하는 경우가 발생하게 되고 이는 전력 발전 손실이 된다. 이 때 두 패널의 광량차이를 줄임으로써, 최대 전력점을 MPPT 알고리즘이 추종 가능한 범위에 존재하게 하여 발전 효율을 더 높일 수 있으며, 시뮬레이션 결과 설치각도 20°에서 가장 높은 발전 효율 가짐을 확인하였다.

To achieve energy efficiency improvement is used to lower temperature for emission gas at catalyst inlet, or to reduce/stop using steam to reheat emission gas. Saved energy from this process can be used as power source in order to increase generation efficiency. Dry emission gas treatment, on the other hand, is the technology to increase generation efficiency by using highly efficient desalination materials including highly-responsive slaked lime and sodium type chemicals in order to comply with air pollution standards and reduce used steam volume for reheating emission gas. If dry emission gas is available, reheating is possible only with the temperature of 45℃ in order to expect generation efficiency by reducing steam volume for reheating. Retention energy of emission gas from combustion is calculated by emission gas multiplied by specific heat and temperature. In order to obtain more heat recovery from combustion emission gas, it is necessary to reduce not only exothermic loss from boiler facilities but emission calorie of emission gas coming out of boiler facilities. In order to reduce emission calorie of emission gas, it is efficient to realize temperature lowering for the emission gas temperature from the exit of heat recovery facility and reduce emission gas volume. When applying low temperature catalysts, the energy saving features from 0.03% to 2.52% (average 1.28%). When increasing the excess air ratio to 2.0, generation efficiency decreases by 0.41%. When the inlet temperature of the catalyst bed was changed from 210℃ to 180℃, greenhouse gas reduction results were 47.4, 94.8, 118.5, 142.2 thousand tons-CO2/y, CH4 was calculated to be 550.0, 1100.1, 1375.1, 1650.1 kg-CH4/y, and N2O was 275.0, 550.0, 687.6, 825.1 kg-N2O/y. In the case of high efficiency dry flue gas treatment, reduction of greenhouse gases by the change of temperature 120~160℃ and exhaust gas 5,000 ~ 6,500 ㎥/ton is possible with a minimum of 355,461 ton/y of CO2 and minimum 4,125 tons of CH4/y to a maximum of 6,325 ton/y and N2O to a minimum of 2,045 kg/y to a maximum of 3,135 kg/y.

폐기물 가스화 시스템은 폐기물을 원료로 하여 CO, H2 및 CH4이 주성분인 합성가스를 생산한다. 생산한 합성가스는 정제, 개질 공정을 통하여 발전, 연료, 화학원료 등으로 사용할 수 있다. 폐기물 가스화 시스템은 원료로 폐기물을 사용하고 복합 공정(전처리, 가스화, 정제, 개질, 합성가스 이용)으로 구성되어 있어 안정적으로 합성가스를 생산하기 위해서는 다양한 환경 및 운전변수를 고려한 고급 제어 기술이 필요하다. 일반적으로 폐기물 가스화 발전 시스템 제어는 PLC(Programmable Logic Controller)/DCS(Distributed Control System)와 연결된 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 이루어진다. 오퍼레이터는 HMI를 통하여 폐기물 가스화 발전 시스템의 Equipment와 Instrument와 1:1로 매핑 된 정보를 확인하고 제어를 수행한다. 오퍼레이터가 이상 상태 발생 및 운전 조건 변경 상황에서 다양한 운전 변수들의 상관관계를 고려하여 제어하는 것은 불가능하다. 본 연구에서는 폐기물 가스화 발전 시스템의 운전 데이터를 실시간으로 모니터링하고 운전 변수들의 상관관계를 확인할 수 있는 시스템을 개발하였다. 폐기물 가스화 발전 운전 데이터 실시간 상관관계 모니터링 시스템은 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능, 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회하는 기능, 데이터베이스에 저장된 운전 데이터의 상관관계를 확인할 수 있는 기능, 조회된 데이터를 저장하는 기능 등으로 구성되어 있다. 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능은 폐기물 가스화 발전 시스템을 제어하는 HMI에 스크립트로 처리하였으며, 다른 기능들은 시스템의 접근성 및 활용도를 고려하여 웹시스템으로 개발하였다.

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.

Depending on the steam pressure and temperature balance, it is possible to increase the power generation efficiency of the steam turbine by increasing the heat loss of the turbine by increasing the temperature and pressure. As the high temperature and high pressure increase, the boiler main steam amount is reduced by about 10%, but the increase rate of the heat drop is larger than the decrease rate of the steam flow rate, leading to improvement of power generation efficiency. Utilizing the US Department of Energy Steam Turbine Calculator, we calculated the electricity produced by steam temperature and pressure changes. In this study, the steam temperature was increased from 50℃ to 500℃ at the steam temperature of 20 kg/cm²×300℃, and increased by 10 kg/cm² at the pressure of 20 kg/cm² at the pressure of 60 kg/cm² to investigate the changes in electricity production. Electricity production increased with increasing temperature and pressure. The electricity production was increased by 40.11% at 40 kg/cm²×400℃ and 75.56% at 60 kg/cm²×500℃ compared to the standard condition of 20 kg/cm²×300℃ for comparison.