KEPCO Journal on Electric Power and Energy

Korea Electric Power Corporation (한국전력공사)
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The Technology Development Trends of Supercritical CO2 Power Generation

초임계 CO2 발전 기술개발 동향

  • Published : 2016.12.30
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Abstract

The worldwide research and development for high-efficiency power generation system is progressing steadily because of the growing demand for reducing greenhouse gas emissions. Many countries have spurred the research and development of supercritical $CO_2$ power generation technology since 2000 because it has the advantage of compactness, efficiency, and diversity. Supercritical $CO_2$ power generation system can be classified into an indirect heating type and a direct heating type. As of now, most studies have concentrated on the development of indirect type supercritical $CO_2$ power generation system. In the United States, NREL(National Renewable Energy Lab.) is developing supercritical $CO_2$ power generation system for Concentrating Solar Power. In addition, U.S. DOE(Department of Energy) also plans to start investing in the development of the supercritical $CO_2$ power generation system for coal-fired thermal power plant this year. GE is developing not only 10MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery but also the conceptual design of 50MW and 450MW supercritical $CO_2$ power generation turbomachinery. In Korea, the Korean Atomic Energy Research Institute has constructed the supercritical $CO_2$ power generation test facility. Moreover, KEPRI(Korea Electric Power Research Institute) is developing a 2MW-class supercritical $CO_2$ power generation system using diesel and gas engine waste heat with Hyundai Heavy Industries.

세계적으로 온실가스저감에 대한 요구가 높아지고 있는 가운데 고효율 발전 시스템의 개발에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전기술은 효율 향상과 소형화, 다양성의 장점을 가지고 있어, 2000년대 이후 세계 여러 나라에서 연구개발에 박차를 가하고 있다. 초임계 $CO_2$ 발전 시스템은 $CO_2$를 작동유체로 하는 발전 시스템으로 크게 간접가열방식과 직접가열방식으로 구분될 수 있다. 현재, 대부분의 연구는 간접가열방식의 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 집중되어 있고, 미국은 NREL을 중심으로 태양열 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템을 개발 중이며, DOE는 올 해 화력 연계 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발에 대한 투자도 시작할 계획이다. GE는 10MW급 초임계 $CO_2$ 발전 시스템 개발뿐만 아니라, 50MW급과 450MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템의 개념 설계도 진행 중에 있다. 우리 나라에서는 원자력연구원이 초임계 $CO_2$ 발전시험 설비를 구축해오고 있으며, 한국전력공사 전력연구원은 현대중공업과 함께 디젤 및 가스엔진 폐열을 이용하여 2MW급 초임계 $CO_2$ 발전시스템 개발을 진행 중에 있다.

Keywords

References

  1. NETL, "Technology Development for Supercritical Carbon Dioxide Based Power Cycles", http://www.netl.doe.gov/research/coal/energy-systems/turbines/supercritical-CO2-power-cycles (2016.05.20.)
  2. Vaclav Dostal, "A Supercritical Carbon Dioxide Cycle for Next Generation Nuclear Reactors", Ph.D. Dissertation, MIT, 2004
  3. Douglas Hofer, "Phased Approach to Development of a High Temperature $sCO_2$ Power Cycle Pilot Test Facility", The 5th International Symposium - Supercritical $CO_2$ Power Cycles, 2016
  4. R. A. Bidkar et al, "Conceptual Designs of 50MWe-450MWe Supercritical $CO_2$ Turbomachinery Trains for Power Generation from Coal. Part 2: Compressors", in The 5th International Symposium - Supercritical $CO_2$ Power Cycles, San Antonio, TX, 2016.
  5. Timothy J. Held, "Initial Test Results of a MegaWatt-Class Supercritical $CO_2$ Heat Engine," in 4th International $sCO_2$ Power Cycles Symposium, Pittsburgh, PA, 2014.
  6. 김범주, "초임계 $CO_2$ 발전 기술", p42-48, Journal of the Electric World, Aug, 2014