초록 ▼

Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
1. 배경 및 필요성
ㆍ 화석 연료를 사용하거나, 원자력을 사용하여 전력을 생산하기 위해서는 발전 사이클이 필요함. 과거에서 부터 현재까지 전력을 생산하기 위해 발생되는 열원으로부터 스팀을 생성하여 스팀 랭킨 사이클을 이용해 왔음.
ㆍ 초임계점 근처에서 발생하는 유체의 특성을 바탕으로 새로운 발전 사이클의 가능성이 대두되었음.
ㆍ 미래에는 기존 스팀 랭킨 사이클보다 높은 효율을 얻을 수 있고, 신재생에너지원과 결합시킬 수 있으며, 저온의 폐열을 이용할 수 있

Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
1. 배경 및 필요성
ㆍ 화석 연료를 사용하거나, 원자력을 사용하여 전력을 생산하기 위해서는 발전 사이클이 필요함. 과거에서 부터 현재까지 전력을 생산하기 위해 발생되는 열원으로부터 스팀을 생성하여 스팀 랭킨 사이클을 이용해 왔음.
ㆍ 초임계점 근처에서 발생하는 유체의 특성을 바탕으로 새로운 발전 사이클의 가능성이 대두되었음.
ㆍ 미래에는 기존 스팀 랭킨 사이클보다 높은 효율을 얻을 수 있고, 신재생에너지원과 결합시킬 수 있으며, 저온의 폐열을 이용할 수 있고 또한 분산형 전력원에 적합한 소형 발전 사이클이 필수적임. 이에 대한 대안으로 초임계 CO₂ 발전 사이클이 차세대 미래형 발전 사이클로 주목 받고 있음.
ㆍ 초임계 이산화탄소를 작동유체로 사용하면, 고에너지 밀도 특성으로 인하여 유체 기기의 크기를 획기적으로 감소시킬 수 있어 비용 측면에서 매우 유리하며, 기존 재료와의 양립성이 우수하여 스팀 사이클에 비해 더 높은 터빈 입구 온도로 운전이 가능하므로, 효율 향상의 잠재력이 매우 큼.
2. 국내외 기술개발 현황
ㆍ 미국 DOE에서는 Sunshot 프로그램(2020년 목표 태양열발전단가 6¢/kWh)을 통해서 National Renewable Energy Lab 주도하에 10 MWe 태양열 발전용 초임계 이산화탄소 발전 연구 진행.
ㆍ 미국 Sandia National Lab에서 250 kWe의 test loop 제작, 초임계 이산화탄소 발전사이클 기술 구현 연구수행. 향후, 10 MWe 용량의 초임계 이산화탄소 발전 실증 연구계획 발표.
ㆍ 미국 Netpower는 Toshiba, Exelon, Shaw Group 으로부터 투자를 받아서 초임계 이산화탄소 발전기술을 이용한 25 MWe 가스발전 플랜트 건설 진행.
ㆍ 일본 Institute of Applied Energy (IAE)에서는 Tokyo Institute of Technology 및 일본의 중소기업체들과 함께 현재 초임계 이산화탄소 사이클 소형 (수 kW급) 종합실험장치를 설계, 제작하였으며, 이를 통해서 기초적인 실험데이터를 확보함.
ㆍ KAERI(한국원자력연구원)에서는 원자력 관련 국제협력프로그램에 의한 차세대 원자로 적용을 위한 초임계 이산화탄소 사이클 연구에 참여하였음. 소듐냉각고속로(SFR)인 KALIMER-600과 연계하여 초임계 이산화탄소 사이클 기기의 적용 가능성을 분석하였음. 최근 KAIST/POSTECH과 함께 초임계 이산화탄소 사이클 종합실증장치(250 kWe급) 설비를 구축 중에 있음.
ㆍ KAIST는 이산화탄소에 이종 기체를 미량 혼합함으로 해서 전체 사이클의 열효율을 높이는 창의적인 아이디어에서부터, PCHE 실험 및 테스팅, 압축기 테스팅, 그리고 종합실험장치의 설계 및 운전 전략 수립 등 초임계 이산화탄소 사이클에 관련된 전반적인 연구를 진행하고 있음.
ㆍ 한국에너지기술연구원에서는 초임계 이산화탄소를 이용한 발전 사이클 타당성 검증을 위하여 기초 실험장치를 설계/제작 진행 (2013).
3. 글로벌 트렌드 요약
ㆍ 초임계 CO₂ 발전기술은 효율이 높고, 소형 모듈화 제작이 가능하기 때문에, 여러 응용분야에서 장기적으로 스팀 발전기술을 대체할 수 있을 것으로 전망.
ㆍ 낮은 기술성숙도로 인하여 현재까지는 실험실 규모의 연구만 진행되고 있음.
ㆍ 미국, 캐나다, 일본 등 다양한 연구그룹에서 연구가 진행되고 있으나, 세계최고 수준의 선도연구그룹(SNL, 미국)조차도 현재 설계 운전조건 구현을 못하고 있는 상황이므로, 우리의 역량을 집중하면 단기간에 기술격차를 극복할 수 있을 것으로 기대.