기술 주관사

*고밀도 에너지(High density energy) : 밀도(질량)가 높은 에너지 *기저부하(Base load) :<전기> 주어진 기간 동안의 최저 부하. 전체 부하 중 24시간 또는 일정 시간 동안에 지속적으로 걸리는 부하를 이른다. *맥동전류(Pulsating current):<전기> 주기적으로 또는 단시간 동안만 흐름의 크기가 맥박 뛰듯이 변화하는 전류

①Solar power system G:*첨두부하(예측가능) 그린에너지 / 태양광발전소 시스템 /보장 가동시간 11시~3시 *첨두부하:한꺼번에 많은 전력을 제때 생산해 내는 것 ②Wind power system G:예측 불가능 그린에너지 / 풍력발전소 시스템 /보장 가동시간 - 보장 할 수 없음 ③Wave power period system G:*기저부하(예측가능) 그린에너지 / 파력발전소 시스템 /보장 가동시간 0시~24시 *기저부하(Base load) :<전기> 주어진 기간 동안의 최저 부하. 24시간 또는 일정 시간 동안에 지속적으로 전력을 생산해 내는 것 기저부하 그린에너지(Base load green energy): 전체 부하 중 24시간 지속적으로 주어지는 자연에너지를 이른다.

파력발전 예상 손익분기점

태양전지·파력발전 등 신재생 규제 확 푼다 [에너지신문] 태양전지, 파력발전, 연료전지 등 신산업 육성을 위해 신재생에너지 관련 규제가 풀린다. 정부는 18일 청와대에서 박근혜 대통령 주재로 제5차 규제개혁장관회의 및 민관합동 규제개혁점검회의를 열어 이 같은 규제개혁 방안을 확정했다. 에너지 신소재 분과 신재생에너지 규제혁신으로는 △건물일체형 태양전지에 대한 이중 인증 △파력발전 REC 가중치 조속 마련 △연료전지에서 생산되는 배열 에너지를 신재생에너지 범위에 포함 △심부지열자원 개발권리 부여방안 △ESS에 대한 전력 시장 진입 규제 완화 △CO₂운송에 ISO 탱크 활용 허용 △태양광발전에 대한 상계처리 용량 확대 △심해저 해양플랜트용 배관재 방사선 투과검사 관리기준 정비 등 총 8개 과제를 추진하거나 개혁 완료했다. 우선, 건물일체형 태양전지에 대한 이중 인증에 대한 문제를 오는 10월부터 KS표준을 마련하고 인증 대상 품목으로 지정해 규제가 최소화 되도록 규제를 재설계했다. 파력발전 REC 가중치의 경우 신규 가중치 적용을 위해 지난 3월부터 연구용역수행 중이며 내년 6월 파력발전 가중치를 신설해 규제개혁을 추진하기로 했다.

파력발전 REC 예상 입찰가 100(2016년 10월 현재 평균139원)원 기준 무선전력전송기술이 적용된 부유식 원뿔핀형 터빈 파력발전 1KW/300만원 1MW/30억 기준 100원ⅹ2.0(예상 최저가중치)=1KW/200원 200원ⅹ1MW(1000kw)=200,000원 200,000원ⅹ20h (일 가동 시간)=4,000,000원 4,000,000원ⅹ335일(365일-30일-335일)=1,340,000,000원/1년 전력판매 수익금(CO2판매금 미포함가) 예상 손익 분기점 3년

부유식 해상 파력터빈 입력에너지(Input Energy)세기 산정공식 국내외 파력발전기 개발현황 -국내 공압식,부유식1.

1.

①공압식: 2016년 7월-KRISO(선박해양플랜트연구소)-참고동영상 3편 www.facebook.com/kriso2014/videos

②부유식: 2016년 7월-KRISO(선박해양플랜트연구소)

경쟁기술

8

파주기 평균5.4초 풍속평균2.1m/sec

파력에너지 플라이 휠 회생 동력시스템의 필요성-관성으로 파주기 극복

파향 및 질량 계산이 설계에 적용 되지 않음

경쟁기술

국내외 파력발전기 개발현황 -국내

1-2.

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 1 <국내 개발 로프 당김 형>

-계류 로프만 상하로 움직여 동력전달 불가능 -부유체(터빈)의 질량계산이 빠져있음(이유:질량계산 시 수심이 고려 되어야 함) -질량계산이 빠져있어 파도에 의해서 측면 쪽으로 흘러 갈 뿐임(이 움직임을 구동 한다라고 오해하고 있음) -부유체가 파도에 의해서 회전시 하부에 있는 동력전달 및 계류 개념이 복합 적용된 로프의 기능은 즉시 파손

1-3. 국내외 파력발전기 개발현황 -국내 부유식2

경쟁기술

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 1 <국내 개발 로프 당김 형>

-계류 로프만 상하로 움직여 동력전달 불가능 -부유체(터빈)의 질량계산이 빠져있음(이유:질량계산 시 수심이 고려 되어야 함) -질량계산이 빠져있어 파도에 의해서 측면 쪽으로 흘러 갈 뿐임(이 움직임을 구동 한다라고 오해하고 있음) -부유체가 파도에 의해서 회전시 하부에 있는 동력전달 및 계류 개념이 복합 적용된 로프의 기능은 즉시 파손

1-4. 국내외 파력발전기 개발현황 -국내 부유식2

11

-전력전송 시스템 개발의 어려움 때문에 파력에너지로 해수를 실린더로 펌핑 파이프 라인으로 육상 송출 -육상으로 송출된 해수를 터빈에 토출하여 발전기 구동 전력생산 시스템

파이프 라인

스코틀랜드-AQUAMARINE사

파이프 라인의 유체 표면마찰 저항으로 출력 대부분 감쇠(-90% 이상) 및 해중(海中)의 핵심 부품 해수(海水) 침투로 전체 시스템 작동불능 및 부력,중력 발생 오작동

2. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달2 -국외 개발 선도국의 해수가압 송출 형

(개발선도 부유식 해상 파력발전플랜트 90%이상 상기 기술적용)

경쟁기술

스코틀랜드-AQUAMARINE사

파이프 라인의 유체 표면마찰 저항으로 출력 대부분 감쇠(-90% 이상) 및 해중(海中)의 핵심 부품 해수(海水) 침투로 전체 시스템 작동불능 및 부력,중력 발생 오작동

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 -국외 개발 선도국의 해수가압 송출 형

(선도개발 부유식 해상 파력발전플랜트 90% 이상 상기 기술적용)

2-1.

경쟁기술

호주-CETO사

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 -국외 개발 선도국 스코틀랜드 펠라미스사

2-2.

스코틀랜드

중국

경쟁기술

중국이 남 중국해에 건설중인 인공섬에 전력공급원으로 개발 중 -관련기사 첨부자료참조

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 -국외 개발 선도기술 로프 계류 시스템 100% 실패 예:스코틀랜드 펠라미스사 (내부의 유압 시스템으로 내장 발전기 구동) -플렉시블한 로프에 파력에너지가 흡수 되어 정상구동 불가능 -각 부유체의 위치 일치 시 정상구동 불가능 -부유체 전체가 파도에 의해서 쉽게 회전되어 전력케이블 및 계류 케이블 (체인)즉시 파손 (설계 능력 없음)

2-3.

실패이유:파향 및 질량 계산이 설계에 적용 되지 않았고 전력전송 시스템의 부재

부유식 해상 파력발전기의 숨겨진 명칭은 부력 (Buoyancy) •중력 (Gravity) 하이브리드 발전기 이다. 작용 반작용 이다. 즉 부력•중력 힘의 방향은 물리적으로 수직 방향으로 작용한다.이에 해상의 부유체가 측면방향으로 주어지는 힘의 세기는 매우 적다. 예: 100Ton의 질량을 가진 배를 1명의 사람이 측면방향으로 잡아 당길 수 있다. 이때 발생한 힘의 세기를 계산 하면 양팔의 잡아 당기는 힘 최대 75kg정도 일 것이다. 이때 100Ton 질량의 배가 1m 움직여 만들어 낼 수 있는 힘의 세기는 75kg으로 1마력(HP)이며 이 힘으로 발전기를 구동하여 최대 746W를 생산 할 수 있다. 반대로 100Ton 질량의 배가 상•하로 1m 움직였다면 100Tonⅹ1000=100,000kg/75kg(1HP)=1334마력(HP)ⅹ746W=995,164W/1000

=996KW 이다.

2-4.

해상 상세설치도

원뿔형 터빈 (파력에너지 흡수율27%) 2010~2012

원뿔핀형 터빈 (파력에너지흡수율66%) 2013~2015

원뿔핀 블레이드 하이브리드형 터빈 (파력에너지흡수율86%) 2015~

부유식 해상 파력터빈 입력에너지(Input Energy)세기 산정공식 세계최고 파력에너지 흡수율 부유식 파력발전 터빈 CFD형상설계 완료 -국제표준화 선점을 위한 주요 설계공식 공개

3.

세계최고 파력에너지 흡수율 부유식 파력발전 터빈 CFD형상설계 완료 -국제표준화 선점을 위한 주요 설계공식 공개

3-1.

세계최고 파력에너지 흡수율 부유식 파력발전 터빈 CFD형상설계 완료 -국제표준화 선점을 위한 주요 설계공식 공개

3-2.

1마력(HP)이란? 1초 동안에 질량 75kg의 물체를 1m들어올리는 힘 1HP=746W 전력생산 100Ton(질량) =100Tonⅹ1000kg =100,000kg/75kg(1HP) =1334HP(1m UP기준) 1334HPⅹ746W=995,164W =995,164W/1000=996KW •100Ton(질량)이 1m UP =996KW 전력생산 10cm Up =996KWⅹ10%=99KW 전력생산 •1000Ton(질량)이 10cm(파고) 파도에 의해서 10cm 상.하 구동 시 996KW전력생산

3-3. 세계최고 파력에너지 흡수율 부유식 파력발전 터빈 CFD형상설계 완료 -국제표준화 선점을 위한 주요 설계공식 공개

20

기존 3MW급 수평축 해상풍력 하드(Hard)형 해저 전력전송 케이블 사이즈 비교

부유식 해상 파력발전플랜트 구조물은 해상,해저에서 끊임 없이 상하좌우로 움직이기 때문에 기존의 하드(Hard)한 대용량의 전력케이블을 파력터빈에 연결 시킬 수 없다. 상기와 같은 이유로 부유식 해상 파력발전플랜트 산업이 상용화 되기 위해서는

해상 무선전력전송 시스템 개발이 반드시 선행 완료 되어야 한다

4. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 -무선전력전송 시스템

21

자동 케이블 릴(Auto Reel) 적용

케이블 릴

기존 하드(Hard)형 해저 전력케이블 전력전송 파력터빈 연결 해상실증

-2012.08 경남 통영 사량도 해상

하드 케이블

원뿔형 파력터빈

해상 무선전력전송 시스템 개발이 반드시 선행 완료 되어야 한다

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달 -무선전력전송 시스템

4-1.

Wave Turbine

Generator

Pick-up

Joint

22

Submarine cable

Concrete blocks

Submarine Floating Body

무선급전모듈을 장착한 파력발전 시스템 개념도

-세계최초 무선전력전송 시스템 적용으로 저항 없이 해상 생산전력 육상 전송

동영상(슬라이드 쇼 상태에서 마우스 왼쪽 클릭)

4-2.

해수면

부유식 해상파력발전 플랜트 동력전달

23

Linear Generator Type 1. (2010~2015 Sweden )

▶Uppsala University Professor of Electrical Engineering Mats Leijon

경쟁기술

▶Seabased, Ltd and the Sweden power company Fortum, Ltd. -Project Total cost 2.5 billion(EUR)2500억- 가속도(RPM)부족으로 정격출력 불가능 (프로젝트 실패)

세계최초 무선전력전송 시스템 부유식 해상 파력발전플랜트 적용으로 가혹한 해양 환경극복 -세계최초 무선전력전송 시스템 적용으로 저항 없이 해상 생산전력 육상 전송

4-3. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달

세계최초 무선전력전송 시스템 부유식 해상 파력발전플랜트 적용으로 가혹한 해양 환경극복

경쟁기술

▶Uppsala University Professor of Electrical Engineering Mats Leijon

▶Seabased, Ltd and the Sweden power company Fortum, Ltd. -Project Total cost 2.5 billion(EUR)2500억- 가속도(RPM)부족으로 정격출력 불가능 (프로젝트 실패)

-세계최초 무선전력전송 시스템 적용으로 저항 없이 해상 생산전력 육상 전송 4-4. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달

25

무선전력전송 시스템 부유식 해상 파력발전플랜트 적용으로 가혹한 해양 환경극복

-세계최초 무선전력전송 시스템 적용으로 저항 없이 해상 생산전력 육상 전송 가능 4-5. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달

(2015.10.12~13)

60kHz, 1MW 무선전력전송 성공- 육상실험

26

무선전력전송 시스템 부유식 해상 파력발전플랜트 적용으로 가혹한 해양 환경극복

-세계최초 무선전력전송 시스템 적용으로 저항 없이 해상 생산전력 육상 전송가능 4-6. 부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달

Wave Turbine

Generator

Joint

27 Submarine cable

Concrete blocks

Submarine Floating Body

태풍 시 터빈 해저 잠수 안정화 시스템 개념도

무선전력전송 시스템 적용으로 가혹한 해양환경 극복 가능 - 태풍시 터빈 해저 잠수로 안정화 시스템 확보

5.

Pick-up

해수면

부유식 해상 파력발전플랜트 동력전달

28 파주기 평균5.4초

풍속평균2.1m/sec

파력에너지 플라이 휠 회생 동력시스템의 필요성-관성으로 파주기 극복

6.

파주기에 대해서 : 예측 가능 해양 에너지 (일 가동율 24시간 적용 가능 신 재생에너지원)

세계 최고효율 듀얼(DUAL) 2축 원 웨이(ONE WAY) 파력발전기 전용 가속기 개발완료

부유식 파력발전기 일 가동시간 산정

해양의 파주기는 3초~20초 이다

국내 평균 파주기(Wave Period) 5초, 터빈 상승,하강시간 2초 기준

터빈 상승시간 1초 (Rise Time:1sec)

터빈 하강시간 1초 (Fall Time:1sec)

24Hr= 86,400sec(1Day) 86,400sec/5sec(wave period)=17,280Times 17,280(wave period times/1Day) 17,280Times ⅹ 2sec= 34,560sec 34,560sec/60sec=576minute

544minute/60minute=10Hr (관성 플라이 휠 파력에너지 회생동력시스템 미적용 시 일 가동시간)

Total:2sec

29

•관성플라이 휠 파력에너지 회생동력시스템 미적용 시 일 가동시간 10시간 • 관성플라이 휠 파력에너지 회생 동력시스템 적용 시 일 가동시간 24시간

6-1. 세계 최고효율 듀얼(DUAL) 2축 원 웨이(ONE WAY) 파력발전기 전용 가속기 개발완료

2013년 경남 진해해상 - 증속기 해상 실증 동영상

6-2. 세계 최고효율 듀얼(DUAL) 2축 원 웨이(ONE WAY) 파력발전기 전용 가속기 개발완료

31

Inertia flywheel energy Regenerative System and Dual one-way accelerator development time (2010~2015)

관성플라이 휠 파력에너지 회생 동력시스템 및 세계최고 효율 듀얼 2축 원 웨이 가속기(60kHz) 특허등록 및 개발완료(발표일 공개시연)

2축 한 방향 구동 실현-출력 축

3축 관성 플라이 휠 부착 축 (소형 10KW~100KW급 설계 시 제거가능)

1축-입력 축

2축과 3축 사이의 공간 확보로 중.대형출력 100KW~1MW급 이상 확대 설계 시 변속비(기어비,정격RPM 설계) 가변성 확보 가능하여

설계용이 및 가속기 프레임 부피 축소로 경제성 확보

파력에너지 플라이 휠 회생 동력시스템

듀얼 2축 원웨이 가속기 Dual 2nd axis one-way accelerator

미공개

6-3. 세계 최고효율 듀얼(DUAL) 2축 원 웨이(ONE WAY) 파력발전기 전용 가속기 개발완료

32

파력에너지 플라이 휠 회생 동력시스템

USA INPEX(국제발명대회) 2014 금상(Gold Medal) 수상 엔씨 에너지(대표 방세웅)의 파력발전기 6축에서 한 방향 구동실현 1축 2축 3축 4축 5축 6축 에서 마찰계수 발생

회생동력을 이용하는 고효율 파력발전장치는 파도의 수평운동에너지를 이용하여 기계적 회전운동으로 발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 파력 발전장치다.이 듀얼 원 웨이 동력장치가 약 5초 간격의 불연속적인 파도의 운동주기와 상관없이 연속적인 기계적 회전운동으로 전기를 생산해 고효율을 올리는 점이 특징이다.

듀얼 6축 원웨이 가속기 Dual 6th axis one-way accelerator

2축

3축

5축

4축

6축-출력 축

발전기 축 발전기

1축-입력 축

경쟁기술

6-4. 세계 최고효율 듀얼(DUAL) 2축 원 웨이(ONE WAY) 파력발전기 전용 가속기 개발완료

파력에너지 흡수율 27% 원뿔형 터빈 7.

파력에너지 흡수율 27% 원뿔형 터빈 7-1.

파력에너지 흡수율 27% 원뿔형 터빈-참고 동영상 7-2.

수소 운반선(수소 수출)

응용 마켓(Application market ) –수소(기체/고압저장) 발전소 및 -해수담수화 플랜트 전력공급 – 1안:가스보일러(탄소계 보일러)를 전기보일러로 대체(증류식) 2안: 펌프로 해수를 여과필터에 펌핑(필터식)

8.