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초임계 CO2를 이용한 발전기술 원문보기

기계저널 : 大韓機械學會誌, v.55 no.7, 2015년, pp.46 - 50  

이윤우 (서울대학교 화학생물공학부)

초록
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이 글에서는 초임계 $CO_2$의 정의와 특징 그리고 이를 이용한 발전기술에 대한 국내외 초임계기술의 현황과 시사점에 대하여 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 한국원자력연구원은 시스템통합 및 종합실험 루프 구축, 한국과학기술원은 터보기기 및 사이클 설계, 포스텍은 고집적 열교환기 설계, 그리고 진솔터보기계는 터보기기 상세설계 및 제작을 맡았다. 향후에는 소형모듈원전(SMR)과 연계한 초임계 CO2 발전 시스템 개념을 개발하고, SCIEL을 이용한 설계개념 타당성 평가 및 SCIEL의 확정기반기술을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 고등기술연구원(임동렬 박사, 염충섭 박사)에서는 석탄화력에 의한 초임계 CO2 발전 사이클의 연구를 수행하였으며, 한국에너지기술연구원 열에너지변환연구실(백영진, 조준현, 나호상, 김민성 박사팀)에서는 소형 초임계 CO2 발전 사이클 및 요소기계 설계 연구를 진행 중이며, 기계연구원, 한국우주항공연구원 등에도 기관고유 또는 자체과제를 통하여 연구가 진행 중이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전력분야에서 지구 온난화 대책으로 무엇이 있는가? 따라서 경제도 살리면서 환경도 보호하는 인식의 전환으로“경제-환경 win-win 시대”를 맞이하고 새로운 경제-환경 패러다임 시대에는 기술 혁신 및 창의력으로 경제도 활성화시키면서 지속적으로 환경보호도 해야 한다. 전력분야에서의 지구 온난화 대책으로는 수력·지열, 태양광·풍력·바이오매스 발전 등 재생 가능 에너지의 개발·보급 등 비화석 에너지의 이용 확대, 석탄 화력의 고효율화 등에 의한 화력 발전 열효율의 새로운 향상과 송·배전 손실 절감 등의 전력 설비의 효율 향상을 들 수 있다. 이에 더하여 최근 개발되고 있는 초임계 CO2 발전기술은 국가 CO2 저감 목표를 달성하면서 에너지안보를 확립하고 국가의 새로운 신성장엔진으로 전개해 나아갈 수 있어서 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 혁신적인 기술로서 초미의 관심을 사로잡고 있다.
식품ㆍ의약품분야에서 초임계 이산화탄소를 추출에 이용하는 이유는 무엇인가? 특히 임계온도가 실온 근처이므로 유기용매를 이용하고 있는 추출ㆍ 유기합성ㆍ재료합성 반응 공정에 대체하여 적용하기 쉽다. 추출에 이용한 경우에는 고압에서 추출한 후, 저압으로 되돌림으로써 용매가 기체로 되어 없어지기 때문에, 식품ㆍ의약품분야 등 용매의 안전성이 요구되는 분야와 궁합이 잘 맞는다. 또 초임계 유체의 높은 확산성과 낮은 점도 때문에, 미세구조에 대한 침투성이 뛰어나고, 반응전구체 등을 미세구조에 침투시켜 기능성재료를 만드는 데 유리하며, 또 이산화탄소 자신도 고분자 속에 침투하기 때문에 고분자를 팽윤시키는 것도 가능하다.
초임계 CO2가스 터빈은 무엇인가? 이에 더하여 최근 개발되고 있는 초임계 CO2 발전기술은 국가 CO2 저감 목표를 달성하면서 에너지안보를 확립하고 국가의 새로운 신성장엔진으로 전개해 나아갈 수 있어서 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 혁신적인 기술로서 초미의 관심을 사로잡고 있다. 초임계 CO2가스 터빈은 초임계 상태의 CO2를 80~200기압과 35~600℃ 정도의 범위에서 압축, 가열, 팽창, 냉각하는 폐쇄 사이클 가스 터빈이며, 외부 가열 방식 때문에 다양한 열원을 이용할 수 있고 기존 증기 터빈에 비해서 1,000~10만 kW 정도의 중소형장치에서 10~20% 정도 높은 효율로 크게 소형화가 실현될 수 있다.
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