세계적으로 온실가스저감에 대한 요구가 높아지고 있는 가운데 고효율 발전 시스템의 개발에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전기술은 효율 향상과 소형화, 다양성의 장점을 가지고 있어, 2000년대 이후 세계 여러 나라에서 연구개발에 박차를 가하고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전 시스템은 $CO_2$를 작동유체로 하는 발전 시스템으로 크게 간접가열방식과 직접가열방식으로 구분될 수 있다. 현재, 대부분의 연구는 간접가열방식의 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 집중되어 있고, 미국은 NREL을 중심으로 태양열 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템을 개발 중이며, DOE는 올 해 화력 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 대한 투자도 시작할 계획이다. GE는 10MW급 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발뿐만 아니라, 50MW급과 450MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템의 개념 설계도 진행 중에 있다. 우리 나라에서는 원자력연구원이 초임계 $CO_2$ 발전시험 설비를 구축해오고 있으며, 한국전력공사 전력연구원은 현대중공업과 함께 디젤 및 가스엔진 폐열을 이용하여 2MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템 개발을 진행 중에 있다.
세계적으로 온실가스저감에 대한 요구가 높아지고 있는 가운데 고효율 발전 시스템의 개발에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전기술은 효율 향상과 소형화, 다양성의 장점을 가지고 있어, 2000년대 이후 세계 여러 나라에서 연구개발에 박차를 가하고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전 시스템은 $CO_2$를 작동유체로 하는 발전 시스템으로 크게 간접가열방식과 직접가열방식으로 구분될 수 있다. 현재, 대부분의 연구는 간접가열방식의 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 집중되어 있고, 미국은 NREL을 중심으로 태양열 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템을 개발 중이며, DOE는 올 해 화력 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 대한 투자도 시작할 계획이다. GE는 10MW급 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발뿐만 아니라, 50MW급과 450MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템의 개념 설계도 진행 중에 있다. 우리 나라에서는 원자력연구원이 초임계 $CO_2$ 발전시험 설비를 구축해오고 있으며, 한국전력공사 전력연구원은 현대중공업과 함께 디젤 및 가스엔진 폐열을 이용하여 2MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템 개발을 진행 중에 있다.
The worldwide research and development for high-efficiency power generation system is progressing steadily because of the growing demand for reducing greenhouse gas emissions. Many countries have spurred the research and development of supercritical $CO_2$ power generation technology sinc...
The worldwide research and development for high-efficiency power generation system is progressing steadily because of the growing demand for reducing greenhouse gas emissions. Many countries have spurred the research and development of supercritical $CO_2$ power generation technology since 2000 because it has the advantage of compactness, efficiency, and diversity. Supercritical $CO_2$ power generation system can be classified into an indirect heating type and a direct heating type. As of now, most studies have concentrated on the development of indirect type supercritical $CO_2$ power generation system. In the United States, NREL(National Renewable Energy Lab.) is developing supercritical $CO_2$ power generation system for Concentrating Solar Power. In addition, U.S. DOE(Department of Energy) also plans to start investing in the development of the supercritical $CO_2$ power generation system for coal-fired thermal power plant this year. GE is developing not only 10MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery but also the conceptual design of 50MW and 450MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery. In Korea, the Korean Atomic Energy Research Institute has constructed the supercritical $CO_2$ power generation test facility. Moreover, KEPRI(Korea Electric Power Research Institute) is developing a 2MW-class supercritical $CO_2$ power generation system using diesel and gas engine waste heat with Hyundai Heavy Industries.
The worldwide research and development for high-efficiency power generation system is progressing steadily because of the growing demand for reducing greenhouse gas emissions. Many countries have spurred the research and development of supercritical $CO_2$ power generation technology since 2000 because it has the advantage of compactness, efficiency, and diversity. Supercritical $CO_2$ power generation system can be classified into an indirect heating type and a direct heating type. As of now, most studies have concentrated on the development of indirect type supercritical $CO_2$ power generation system. In the United States, NREL(National Renewable Energy Lab.) is developing supercritical $CO_2$ power generation system for Concentrating Solar Power. In addition, U.S. DOE(Department of Energy) also plans to start investing in the development of the supercritical $CO_2$ power generation system for coal-fired thermal power plant this year. GE is developing not only 10MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery but also the conceptual design of 50MW and 450MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery. In Korea, the Korean Atomic Energy Research Institute has constructed the supercritical $CO_2$ power generation test facility. Moreover, KEPRI(Korea Electric Power Research Institute) is developing a 2MW-class supercritical $CO_2$ power generation system using diesel and gas engine waste heat with Hyundai Heavy Industries.
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제안 방법
) 및 Bechtel Marine Propulsion Corp.는 수 백 kW급 초임계 CO2 발전 시스템 실험장치를 구성하여 SCO2 발전시스템 실증을 통해 타당성 검증을 진행하였다.
대상 데이터
TIT(Tokyo Institute of Technology)는 독자적인 열교환기를 제작하였으며, 10kW급 실험장치를 구성하였다. 도시바는 직접가열방식 초임계 이산화탄소 발전 사이클의 연소기와 터보기기를 개발하고 있으며, 미국의 NETPOWER, CB&I, Exelon과 함께 프로젝트를 진행하고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Recompression Cycle이란?
간접 가열형 중에서도 가장 대표적인 사이클이 그림과 같은 Recompression Cycle로써 화력, 원자력 등의 상부 사이클에 활용이 가능하다. 메인 압축기와 재 압축기에서이산화탄소를 가압하고, 가압된 이산화탄소를 외부 열원을 이용해가열하여 터빈을 구동시키고, 냉각 후 압축을 반복하는 사이클이다.
이산화탄소의 임계점은?
이산화탄소의 임계점은 31℃, 7.37 MPa 이다. 참고로, 물의 임계점은 374℃, 22.
효율이 높은 발전 시스템을 개발하여 발전 시스템의 연료투입량을 낮추고 온실가스를 저감해야 하는 이유는?
5℃이하로 제한하기 위한 노력을 추구한다는 내용이다. 우리나라는 2030년 배출전망치(BAU) 대비 37% 온실가스감축목표를 수립하였으며, 특히 발전부문에서 담당해야 할 온실가스감축량이 가장 높다. 이를 위해서는 효율이 높은 발전 시스템을 개발하여 발전 시스템의 연료투입량을 낮추고 온실가스를 저감할 필요가 있다.
참고문헌 (6)
NETL, "Technology Development for Supercritical Carbon Dioxide Based Power Cycles", http://www.netl.doe.gov/research/coal/energy-systems/turbines/supercritical-CO2-power-cycles (2016.05.20.)
Vaclav Dostal, "A Supercritical Carbon Dioxide Cycle for Next Generation Nuclear Reactors", Ph.D. Dissertation, MIT, 2004
Douglas Hofer, "Phased Approach to Development of a High Temperature $sCO_2$ Power Cycle Pilot Test Facility", The 5th International Symposium - Supercritical $CO_2$ Power Cycles, 2016
R. A. Bidkar et al, "Conceptual Designs of 50MWe-450MWe Supercritical $CO_2$ Turbomachinery Trains for Power Generation from Coal. Part 2: Compressors", in The 5th International Symposium - Supercritical $CO_2$ Power Cycles, San Antonio, TX, 2016.
Timothy J. Held, "Initial Test Results of a MegaWatt-Class Supercritical $CO_2$ Heat Engine," in 4th International $sCO_2$ Power Cycles Symposium, Pittsburgh, PA, 2014.
김범주, "초임계 $CO_2$ 발전 기술", p42-48, Journal of the Electric World, Aug, 2014
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