초록 ▼

- 초임계 CO₂싸이클은 제4세대 원전의 온도 범위인 500℃에서 900℃사이에서 기존 증기발전시스템과 가스 브레이튼 발전 시스템보다 높은 효율을 갖고 구조재료와의 양립성이 좋음
- 따라서 이러한 기술 개발의 방향에 맞춰 초임계 CO₂싸이클 발전시스템 설계개념 개발 및 실험적 검증을 위한 연구를 수행함
- 초임계 CO₂싸이클 실증을 위하여 1단계 압축기 성능 시험 루프, 2단계 저압축비 발전시스템루프를 구축하였음
- 1단계 압축기 성능 시험 루프 구축을 위해 국내 기술로 제작된 초임계 CO2압축기가 설치되었고 예비냉

- 초임계 CO₂싸이클은 제4세대 원전의 온도 범위인 500℃에서 900℃사이에서 기존 증기발전시스템과 가스 브레이튼 발전 시스템보다 높은 효율을 갖고 구조재료와의 양립성이 좋음
- 따라서 이러한 기술 개발의 방향에 맞춰 초임계 CO₂싸이클 발전시스템 설계개념 개발 및 실험적 검증을 위한 연구를 수행함
- 초임계 CO₂싸이클 실증을 위하여 1단계 압축기 성능 시험 루프, 2단계 저압축비 발전시스템루프를 구축하였음
- 1단계 압축기 성능 시험 루프 구축을 위해 국내 기술로 제작된 초임계 CO2압축기가 설치되었고 예비냉각기, 터빈, 히터도 국내 기술로 제작 설치함
- 초임계 CO₂압축기의 설계 및 제작에서 가장 난이도가 높은 베어링 기술에 대한 집중적인 연구를 통하여 향상된 개념의 초임계 CO₂압축기를 설계 제작함
- 압축기 성능 시험 루프와 저압축비 발전시스템 루프 운전을 통하여 압축기의 성능 측정 시험과 전력 생산 시험을 국내 최초로 수행하였음
- 수차례에 걸친 운전을 통하여 초임계 CO₂싸이클의 운전 특성을 파악하고 시스템 운전에 필요한 요소 기술을 도출함
- 본 연구에서 구축한 종합실험루프는 국가에서 추진 중인 10MWe급 발전시스템 설계 기초자료생산에 활용될 것임

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results of the Research and Development
In this research, step by step technology development plan was set to design and construct integral experiment loop for experimental validation and demonstration of element technologies.
Supercritical CO₂ turbomachinery, Printed Circuit Heat Exchange

Ⅳ. Results of the Research and Development
In this research, step by step technology development plan was set to design and construct integral experiment loop for experimental validation and demonstration of element technologies.
Supercritical CO₂ turbomachinery, Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) and main components in integral experiment loop are designed and manufactured from local vendors. Currently, Supercritical CO₂ compressor performance test loop (1^st phase) and low pressure ratio electricity generation loop (2^nd phase) facilities are finished. Supercritical CO₂ Brayton, cycle concept was planned for Supercritical CO₂ Brayton cycle system operation and element technology development with the target thermal capacity of 1MWt. Detail design of S-CO₂ Brayton cycle and turbomachinery was performed and SCIEL facility was constructed on KAERI site. SCIEL is consisted of Supercritical CO₂ compressor performance test loop and low pressure ratio electricity generation loop which has electric heater and turbine.
Supercritical operation was performed with compressor performance test loop with SCIEL facility and it was the first time in Korea to achieve Supercritical state electricity generation operation. Additional facility upgrade was performed for low pressure ratio electricity generation experiment. As a result, generating the electric power generation under the supercritical state in the loop was successful. In addition, twin impeller and shrouded impeller concepts were newly introduced to control thrust load in compressor which is the key technology for stable operation of Supercritical CO₂ compressor operation.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 22
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 22
• 제 2 절 연구개발 목표 및 내용 ... 24
• 1. 최종목표 ... 24
• 2. 세부연구 목표 및 내용 ... 24
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 27
• 제 1 절 국외 기술개발 현황 ... 27
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ... 44
• 제 3 절 국내·외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 52
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 53
• 제 1 절 초임계 CO2 브레이튼 싸이클 개요 ... 53
• 1. 초임계 CO2 브레이튼 싸이클 개요 ... 53
• 2. 초임계 CO2 싸이클 종합실험루프 설계 ... 58
• 제 2 절 초임계 CO2 주요기기 설계 및 제작 ... 70
• 1. 압축기 설계 및 제작 ... 70
• 2. LP 터빈 설계 및 제작 ... 83
• 3. 예비냉각기 설계 및 제작 ... 98
• 제 3 절 종합실험루프 구축 ... 108
• 1. 기반시설 구축 ... 108
• 2. 압축기 성능실험루프 구축 ... 125
• 3. 저압축비 발전 단순순환루프 구축 ... 130
• 4. 종합실험 ... 134
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 145
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 146
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학정보 ... 147
• 제 7 장 연구장비의 구축 및 활용계획 ... 148
• 제 8 장 참고문헌 ... 150
• 끝페이지 ... 157