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%, 열효율47%, 종합효율 74.7%를 획득함으로써 효율성 및 에너지절약성을 입증했다. 이 연구는 자켓수 열교환기, 배가스 열교환기 등을 갖추고 연속운전이 가능한 국산 1호로서 방음·방진 인클로우저를 이용한패키지 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, 열출력130,000kcal/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, 발전효율27.6%, 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. 2001년 12월에는 산자부 지원으로 KIER를 비롯한 여러기관이 컨소시엄(총괄주관기관 : (주)뉴로스, 세부주관기관 : KIER, 항우연, 전기연)을 구성하고 새롭게 부각되고 있는 분산형 전원인 마이크로터빈 열병합발전 시스템에 대한 기술개발을 추진했다. 이후 2004년의 1단계 사업으로는 55kW급 마이크로터빈 열병합발전 시스템 시제품 형태의 개발을 목표로 하는 1단계(기간:3년) 연구개발이 성공리에 마무리 되었으며, 2005년 11월부터 상품화 설계 및 제작과 더불어 현장 실증 시험을 거치는 2단계(기간:3년) 연구가 진행되고 있다. 2004년에는 한국지역난방공사, (주)경동보일러 등과 함께 (주)뉴로스와 협력하여 마이크로터빈 열병합발전 시스템 최적화 연구를 수행했다. 본 연구를 통해 KIER는 국내 최초로 55kW급의 마이크로터빈 젠셋에 부합되는 온수발생장치와 냉수발생장치를 개발하여 큰 기대와 호응을 받았으며, 2단계로 마이크로터빈 열병합발전 시스템의 현장 실증 시험 업무를 주관하고 있다. 이어 7월에는 산자부 지원으로 KIER에서 주관하는 컨소시엄(총괄주관기관: KIER, 세부주관기관 : 기계연, KIER, 전기연,보국전기(주))을 구성해 고효율 저공해 소형 엔진 열병합발전 시스템의 상용화 개발이 착수돼 가장 선호되는 용량인 300kW급의 소형 엔진 열병합발전 시스템의 1단계 연구가 성공적으로 수행되었다. 2006년 시작품으로 제작된 300kW급 소형 엔진 열병합발전 시스템은 전기효율 31.4%, 열효율 52.9%로서 종합효율 84.3%를 달성했으며, 유해배출물인 NOx는 O2 13% 기준으로 50ppm 수준을 달성했다. 이는 현행 배기가스 규제기준을 통과할 수 있는 유일한 시스템이었다. 2단계 연구사업은 개발된 열병합발전 시스템을 상용화하는데 목적을 두고 관련 업체인 보국전기(주)가 총괄을 맡고 KIER에서 배열회수와 현장실증을 담당하여 수행하고 있다. 300kW급 소형 엔진 열병합발전 시스템에서 사용된 엔진은 Rich burn 엔진(이론공연비 연소)이었으나, 성능 및 효율이 더 높은 Lean burn 엔진을 이용한 열병합발전 시스템이 최근 세계적으로 대세를 이루고 있다. 이에 따라 KIER는 2005년도부터 저NOx 고효율 열병합발전 하이브리드 기술개발 과제로 150kW급 고효율 Lean burn 엔진 열병합발전의 배가스를 후연소버너에 의해 연소시킨 후 NOx 촉매와 연소촉매를 이용하여 엔진에서 발생하는 유해배기가스인 NOx뿐 아니라 CO와 UHC를 극소화하는 연구를 성공적으로 전개하고 있다. 2006년 KIER는 시작품을 통해 종합효율 90% 이상, NOx 배출10ppm 이하, CO 50ppm 이하, UHC 25ppm 이하의 초고효율, 초저배기의 소형 엔진 열병합발전 시스템을 연구원 내에 갖추었으며, 이를 이용하여 연구원 내에 냉난방과 계통연계를 통한전기를 공급하고 있다. 본 메일은 발신전용메일로 메일수신을 동의하셨기에 기재해 주신 이메일 주소로 발송되었습니다. 한국에너지기술연구원에서 드리는 각종 정보의 메일 수신을 원치 않으시면 [수신거부]를 눌러 회원 개인정보를 변경해 주시기 바랍니다. If you do not want this type of information or email, please click here 기타 문의 사항은 한국에너지기술연구원 웹사이트의 [ 참여마당> 묻고 답하기 ] 메뉴를 이용하여 주시기 바랍니다.