기획기사

한국에너지기술연구원 기획기사

고효율 미래 전원시스템, 분산형 열병합발전 시스템 국산화 실현

  • 작성일 2008.12.23
  • 조회수 40292

KIER는 국내 최초로 55kW급의 마이크로터빈 젠셋에 부합되는 온수발생장치와 냉수발생장치를 개발하여 큰 기대와 호응을 받았으며, 2단계로 마이크로터빈 열병합발전 시스템의 현장 실증 시험 업무를 주관하고 있다.

■ 국내 최초 단위 건물용 열병합발전 시스템 개발(1988~1911)

분산형 열병합발전 시스템은 단위건물(아파트단지, 병원, 호텔, 업무용 빌딩 등), 혹은 도시의 한 블록(10,000kW 이하) 규모에 전기와 냉난방 열을 On-site에서 동시 공급함으로써 열과 전기의 수송에 따른 손실과 비용을 줄일 수 있는 차세대 전원시스템이다.

KIER는 1988년 국내에서는 처음으로 자동차용 가스엔진을 이용한 단위건물용 열병합발전(Cogeneration) 시스템의 개발에 착수했으며, 2년여의 개발기간을 거쳐 1990년 대전의 백운장(여관목욕탕)에 시제품을 설치했다. 이후 6개월 이상 실증 운전을 통해 1991년에는 LPG를 연료로 발전용량 20kW, 열용량 26,400kcal/h의 성능 실현과 함께 발전효율 27.7%, 열효율 47%, 종합효율 74.7%를 획득함으로써 효율성 및 에너지절약성을 입증했다.

이 연구는 자켓수 열교환기, 배가스 열교환기 등을 갖추고 연속 운전이 가능한 국산 1호로서 방음.방진 인클로우저를 이용한 패키지 시스템을 현장에 실증 시범한 사례였다.

1992년에는 금성전선(주)과 공동으로 열병합발전을 이용한 T.E.S의 개발에 착수하여 이듬해인 1993년 미국 커민스사의 디젤엔진을 이용한 경유를 연료로 하는 전기출력 135kW, 열출력 130,000kcal/h의 시스템을 개발하고 LG그룹 내의 골프장에서 설치운전을 수행했다.

1993년에는 초에너지절약형 건물 기술개발 및 시범화 사업을 1998년까지 진행했으며, KIER 내에 건설된 초에너지절약형 건물에 소형열병합발전이 적용되어 설치 운영되었다. 일본 (주)금문(KIMMON)제작사에서 제작된 이 소형열병합발전 시스템은 전기출력이 36kW, 열출력이 63,000kcal/h였으며, 발전효율 27.6%, 열효율 56.1%, 종합효율이 83.7%였다.

1996년에는 금성전선(주)과 함께 미국의 FORD자동차 엔진을 이용한 전기출력 23kW, 열출력 54,000kcal/h를 제작하고 두대의 병렬운전을 시도하여 가능성을 확인했으나, 가장 중요한 원동기인 가스엔진이 국산화가 안 된 상태여서 외국제품과 견줄 수 있는 고효율 시스템을 개발하는 데까지는 이르지 못했다.

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