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소형열병합발전 최적 시스템 설계 시뮬레이션
A Simulation Study for the Optimum Design of Cogeneration System 원문보기

대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집, 2009 June 25, 2009년, pp.325 - 331  

임용훈 (한국에너지기술연구원 건물에너지연구센터) ,  박화춘 (한국에너지기술연구원 건물에너지연구센터) ,  최영호 (한국에너지기술연구원 건물에너지연구센터) ,  정모 (영남대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a simulation approach for the optimum design of cogeneration system is described. For the purpose of the systematic analysis, a simulation tool is developed with which the prediction of the energy load, calculation of operation data according to prime mover or capacity of it, and esti...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 시뮬레이션 프로그램에서는 또한 각 시나리오별 에너지 절감 및 환경개선 영향을 종합적으로 평가 할 수 있는 기능을 추가함으로서 소형열병합발전 시스템의 최적 설계에 있어 기후변화협약에 대한 대응성에 대해 고찰해 볼 수 있도록 구성하였다.
  • 본 연구에서는 공동주택 및 단일건물에 대해 수요자 측면에서의 소형열병합발전 방식의 도입 타당성 분석이 가능한 최적 설계 프로그램 및 분석 기법을 소개하고자 하며 이를 통하여 건물 유형별 소형열병합발전 방식의 도입 타당성에 대한 기초 자료를 제공하고 보급촉진을 유인 할 수 있는 경제성 확보 방안에 대해 고찰해보고자 한다.
  • 본 연구에서는 소형열병합발전 시스템의 최적 설계를 위한 시뮬레이션 분석 방법 및 이를 위한 프로그램의 분석 과정에 대해 간략히 소개하였다.
  • 본 연구에서는 소형열병합발전 최적 설계 시뮬 레이션 분석을 위해 국내 소형열병합발전 시장의 주요 대상인 아파트 단지를 대상으로 삼고자 한다. 아파트 단지를 대상으로 수행한 시뮬레이션 분석 과정 및 결과를 간략히 기술하면 다음과 같다.
  • 이에 본 연구에서는 최적시스템 구축과 관련한 기준 마련을 위한 소형열병합발전 최적 설계 시뮬레이션을 위한 분석 기법을 소개하고자 한다. 앞서 언급한 바와 같이 소형열병합발전 방식의 경우 기존의 난방방식에 비해 초기투자비가 많이 소요되기 때문에 과도한 용량 설계 등으로 인한 운전상의 문제가 발생하여 운전비 측면에서 절감액이 발생하지 않을 경우에는 경제성이 가장 열악한 난방방식으로 전락할 개연성이 충분하다고볼 수 있으므로 현행 연료요금, 전력요금, 제도적지원 방안 등을 감안한 최적의 설계 기법 및 기준안 마련이 시급하다 할 수 있다.
  • 운전시뮬레이션 모듈에서는 기존의 가스엔진, 가스터빈 원동기 이외에 연료전지 CHP에 대한 분석이 가능하도록 모듈을 구성하였다. 특히 원동기별 부분부하 운전에 대한 실제적인 분석이 가능하도록 각 원동기별 부하율에 따른 운전특성 자료를 입수하여 반영함으로서 분석의 신뢰성을 높이고자 하였다. 이외에 운전모드(전기부하추종, 열부하추종)별 운전시뮬레이션 기능과 냉방방식 (터보식, 흡수식, 빙축시스템)별 설비구성 옵션을 추가함으로서 냉난방을 포함한 포괄적 소형열병합발전 시스템 구축에 대한 분석이 가능한 특징이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소형열병합발전 방식이란 무엇인가? 소형열병합발전 방식은 분산형 전원으로써의역할 뿐 아니라 에너지절감 및 환경개선 효과가 우수한 난방방식으로, 공동주택을 중심으로 보급이 이루어져 왔으며 근래 들어 병원, 업무용 빌딩 등에도 일부 적용되어 수요처의 다양화가 서서히 이루어지고 있다. 2007년 말 기준 공동주택 111개 단지, 산업체 4개소, 그리고 업무용 빌딩에 38개소에 보급이 되었고 용량기준으로는 공동주택, 산업체, 업무용빌딩에 대해 각각 47,670kW, 29,700kW, 94,802kW로서 2017년 기준 270만 kW 의 보급을 목표로 하고 있다.
소형열병합발전 시스템이 우리나라에서 부정적인 시각이 팽배해진 주된 이유와 그 한계점은 무엇인가? 특히 기후변화협약 대응과 관련하여 가장 현실적이고 실효적인 대안중 하나로서 평가 받고 있으며 따라서 온실가스 저감에 크게 기여할 수 있을 뿐 아니라 국내 에너지 소비의 대부분을 차지하고 있는 산업, 상업, 가정 분야에 폭 넓게 적용이 가능하므로 에너지 절감과 관련한 파급 잠재력이 매우 높은 분야이다. 그러나 국내에서는 아직 예상보다 저조한 보급률로 인하여 전체 에너지수급의 안정화 및 환경측면의 기여도가 미미한 실정이며 이러한 저조한 보급률과 시장의 부정적인 시각이 팽배해진 주된 이유로는 무엇보다도 경제성 측면에서의 경쟁력 저하가 가장 큰 원인으로 꼽을 수 있을 것이다. 연료비 급등으로 인한 전력생산 단가의 인상 요인에 비해 현행의 낮은 전력요금 체계에서는 구조적으로 경제성 확보 측면에서 한계가 있다. 도입 초기에 많은 초기투자비를 필요로 하는 소형열병합발전 시스템의 특성상 경제성 측면의 경쟁력 제고를 위한 특단의 제도 및 지원방안 등의 지원책이 수립되어야 함과 동시에 설비의 설계 및 운영에 있어서도 최적 설계를 통한 운영비용의 최소화 노력이 병행되어야 할 것이다.
소형열병합 발전 방식의 부작용은 무엇인가? 2007년 말 기준 공동주택 111개 단지, 산업체 4개소, 그리고 업무용 빌딩에 38개소에 보급이 되었고 용량기준으로는 공동주택, 산업체, 업무용빌딩에 대해 각각 47,670kW, 29,700kW, 94,802kW로서 2017년 기준 270만 kW 의 보급을 목표로 하고 있다. 그러나 소형열병합 발전 방식의 초기 보급 과정에서 시공사 난립에 따른 부실화 초래, 관련시장의 과열로 인한 과도한 경쟁 등 체계적이고 합리적인 기준에 의거한 보급이 이루어지지 못한 부작용으로 인해 소형열병합발전 시장의 안정적인 입지를 굳히는데 실패한 것으로 보는 시각이 지배적이다.
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