Abstract
냉열발전기술은 일본에서 많이 연구되어 다수의 상업 플랜트가 가동되고 있다. 일본에서는 천연가스 공급압력의 이원화(40 kgf/$\textrm{cm}^2$, 10 kgf/$\textrm{cm}^2$)로 직접 팽창방식을 적용할 수 있어 냉열발전의 경제성이 유리한 반면 국내에서는 비교적 높은 압력(70kgf/$\textrm{cm}^2$)의 단일 압력 공급체계에 적합한 냉열발전 시스템을 모색하여야 한다. 특히 발전용량 규모가 비교적 적은 냉열발전 시스템의 경제성 측면의 불리한 점을 고려할 때 적용 가능한 해당 발전공정들에 대해 전산모사의 방법을 이용하여 다양한 설계조건에서 최적의 조건들을 검토하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 LNG의 저온 Exergy를 이용한 Rankine Cycle, LNG의 압력 Exergy를 이용한 부분팽창 Cycle 및 이 두 싸이클의 혼합 공정인 Linde 공정에 대해 현재 인수기지에서 운영되고있는 각종 설비들의 설계 데이타를 기준으로 상용모사기인 ASPEN PLUS를 이용, 국내 천연가스 공급 체계에 의거 각 공정별 최대 및 최적의 전력 발생 조건들을 검토하였다. 공정별 출력 및 엑서지 효율을 비교한 결과 약 3 ~ 6 Mw의 전력을 생산할 수 있음을 알 수 있었으며 최대 엑서지 효율은 37 %를 얻을 수 있었다. 또한 부분직접팽창방식의 최적시스템을 제시하였고 동일한 전열면적인 경우 부분직접팽창과 랭킨 싸이클의 성능은 비슷한 것으로 확인되었다.