초록 ▼

□ 연구개요
- 최근 재생에너지가 전력망에서 차지하는 비중이 세계적으로 증가함에 따라 grid-scale 에너지 저장 장치에 대한 연구가 활발해지고 있음.
- 기존에 압축 공기 에너지 저장시스템(CAES)의 개념이 제시되었으나 지리적 제약인 제약조건을 가짐. 이를 개선하고자 지리적 제약에서 자유롭고 높은 에너지 밀도를 가지는 압축 CO₂ 에너지 저장시스템(CCES)을 제안함.
- 본 과제에서 충방전 효율 및 에너지 밀도가 개선된 CCES의 개념을 도출하고 시스템의 탈설계 운전시 동특성을 분석하는

□ 연구개요
- 최근 재생에너지가 전력망에서 차지하는 비중이 세계적으로 증가함에 따라 grid-scale 에너지 저장 장치에 대한 연구가 활발해지고 있음.
- 기존에 압축 공기 에너지 저장시스템(CAES)의 개념이 제시되었으나 지리적 제약인 제약조건을 가짐. 이를 개선하고자 지리적 제약에서 자유롭고 높은 에너지 밀도를 가지는 압축 CO₂ 에너지 저장시스템(CCES)을 제안함.
- 본 과제에서 충방전 효율 및 에너지 밀도가 개선된 CCES의 개념을 도출하고 시스템의 탈설계 운전시 동특성을 분석하는 것을 목표로 함.

□ 연구 목표대비연구결과
- 단순한 형태의 CCES는 압축기, 터빈, 고압 압력용기, 저압 압력용기, 예냉각기로 구성되어 전력 발전이 수요를 초과하면 저압용기에서 고압용기로 CO₂를 압축하여 저장하고 전력수요가 발전을 초과할 경우 고압용기에서 CO₂를 팽창시켜 에너지를 방출함.
- CCES의 성능은 충방전 효율과 에너지 밀도로 평가될 수 있음.
- 충방전효율과 에너지 밀도를 향상시키기 위해서 고온TES와 상변화를 이용한 저온 TES를 도입한 새로운 시스템을 제시함.
- CCES는 전력부하 변동에 대응하기 위해서 출력이 변화하는 특성을 가지고 있기 때문에 설계점 이외에 탈설계점 운행에 대한 해석이 필요함.
- 이러한 해석을 수행하기 위해서 CCES의 핵심 구성기기인 열교환기와 회전기기에 대한 개념설계를 진행함.
- CCES 탈설계점에서 천이해석을 수행하기 위해 GAMMA+코드를 적용함.
- 급격한 출력변동을 나타내는 방전 사이클에 대한 해석을 수행함.
- 해석의 결과로 시간에 따른 출력변동과 압력용기 크기에 따른 총 방출일을 알 수 있음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- CCES를 포함한 열역학적 에너지 저장시스템에 대한 연구는 증가하고 있으나 많은 연구들이 설계점에서의 열역학적 효율에만 초점을 맞추고 있음.
- 하지만 에너지 저장시스템은 그 특성상 시스템이 전력부하에 따라 탈설계점에서 운행하는 일이 빈번하기 때문에 시스템의 동적특성에 대한 분석이 필요함.
- CCES는 다양한 종류의 열역학적 에너지 저장시스템과 결합되어 새로운 개념을 도출할 수 있는 가능성이 있음.
- 본 과제에서는 발전소에서 생산하는 전력을 공급받아서 에너지 저장과정을 수행하였으나 추후 화력, 가스, 혹은 원자력 발전소에 기계적 혹은 열적으로 연결되어 전력 수요변동에 좀 더 효과적으로 대응하는 연구가 진행될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 17