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초임계 CO2 발전 기술개발 동향

The Technology Development Trends of Supercritical CO2 Power Generation

  • 발행 : 2016.12.30

초록

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.

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.

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참고문헌

  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