증기 대신 이산화탄소를 활용해 고효율로 전기를 생산할 수 있는 혁신적인 대형 발전기 제작기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
과학기술정보통신부 산하 에너지기술연구원은 고온ㆍ고압의 이산화탄소로 터빈을 구동해 전기를 생산하는 ‘축류형(axial type) 터빈 기반 초임계 이산화탄소 발전 핵심기술’을 개발했다고 23일 밝혔다.
해당 기술의 특징은 물의 증기로 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 기존 발전 방식과는 달리 고온ㆍ고압의 초임계 상태의 이산화탄소를 활용한다는 데 있다.
기존 증기 발전에 비해 이산화탄소 발전 효율이 2∼5% 높아 고온ㆍ고압을 위한 석탄 등 에너지원 사용을 줄이는 등 미세먼지와 온실가스를 저감할 수 있다.
국내 발전설비 용량이 평균 100GWe임을 감안하면, 기존 증기 발전소를 이산화탄소 발전소로 교체시 1000MWe급 원자력 발전소 5기의 효과를 낼 수 있을 만큼 발전효율을 높여 전기 요금을 5∼15% 줄일 수 있을 것이란 게 에너지기술연구원 측의 분석이다.
연구원은 이번 기술의 성과와 관련, 초임계 이산화탄소 터빈 발전기를 축류형(Axial type)으로 개발, 소형 반경류(Radial)형 터빈 기술에만 머물던 기존 이산화탄소 발전기술의 수준을 벗어난 대형화를 향한 첫 시도라는 데 의미가 크다고 강조했다. 축류형 터빈을 이용한 발전방식은 터빈을 구동시키는 유체가 회전축 방향으로 흐르는 방식으로 현재 우리나라 전력생산의 90% 이상을 차지하고 있다.
수백 MWe급의 상용 발전 규모에서는 축류형 터빈 기술이 필수지만 전세계 대부분의 초임계 이산화탄소 발전은 현재까지 소형 반경류(Radial)형 터빈 기술 개발에 머물러 있는 실정이다.
특히 기술 선도국인 미국에서도 제너럴 일렉트릭사만이 유일하게 축류형 개발을 추진하고 있는데, 현재까지 시운전 단계에 이르지 못한 상태다.
연구진은 초임계 이산화탄소 터빈 기술의 가장 큰 문제였던 축력(Axial force)에 의한 부품파손과 마찰손실(Windage loss)을 고유의 터빈 설계와 운전 전략 개발로 해결한 것으로 나타났다.
연구원 관계자는 “초임계 이산화탄소 발전기술은 미세먼지와 온실가스 감축 등 글로벌 청정에너지 이슈 대응은 물론 신산업 창출의 견인차 역할을 할 미래 발전 핵심기술”이라며 “이번 기술 개발을 계기로 초임계 이산화탄소 터빈 발전기 기술 분야에서 우리나라가 선도적 역할을 할 수 있도록 주도할 것”이라고 강조했다.
한편 이번 연구개발에 성공한 백영진 에너지기술연구원 박사는 이 같은 내용의 ‘초임계 이산화탄소 이중 브레이튼 사이클 개발 연구’ 논문으로 내달 2일 ‘대한기계학회 최우수 논문상’을 받을 예정이다.
박우병 [mjver@cnews.co.kr] Copyright 건설경제 | 이타임즈 신디케이트. 무단전재-재배포금지.
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