전력은 우리생활에서의 필수요소로서 그 수요가 지속적으로 증가되고 있는 반면에 기존화력 발전기술은 기술적으로 효율향상에 한계가 있기 때문에 고효율의 새로운 발전기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 여기서는 대체발전기술로서 선진국에서 적극 개발되고 있는 MHD발전기술에 대하여 살펴보았다. 국내에서의 본격적인 연구는 전무한 상태이나 기초연구를 통한 기술축적이 절실히 요구되는 분야이며 선진국에서의 기술개발 동향을 계속 추적분석할 필요가 있겠다.
동역학행렬제어(Dynamic Matrix Control) 기법은 각종 산업 현장에서 가장 활발하게 적용되고 있는 고급 제어 기법으로, 최근에는 공정제어의 표준 기법으로 인식되고 있다. 일반적으로 동역학행렬제어에서는 대상 플랜트의 거동을 묘사하기 위하여 계단 응답 모델을 이용한다. 본 논문에서는 화력발전의 보일러-터빈 시스템에 동역학행렬제어 기법을 적용하기 위하여, 두 가지 방식으로 선정된 계단응답모델의 제어 성능을 비교하였다. 먼저 주어진 대상 플랜트의 정확한 비선형 모델을 알고 있다고 가정하여 이의 선형화를 통한 계단응답 모델과 대상시스템의 계단응답 실험을 통하여 얻어진 두 가지 계단응답 모델의 유효성을 비교 분석하였다. 분석 결과 실험적인 계단 응답 모델을 사용한 경우가 우월한 제어 성능을 나타냄을 확인하였다.
소련 Voronezh시 근교에 소련 50주년을 기념하여 Novo-Voronezh원자력발전소가 착공되어 1964년 9월 원전을 개시하였다. 이 원전은 전기출력 21만KW의 경수로로서 감속재와 냉각재로 보통의 물(경수)을 사용하였다. 1호기의 발전개시후 2호기의 설계에 착수, 1호기의 문제점을 피드.백(Feed Back)하여 1969년 12월 2호기가 운전을 시작하였다. 전기출력은 36만 KW로 상승하였고 발전코스트는 1호기보다 $40\%$싸며 신뢰성이 확인되어 화력발전보다 경제성 우위가 인정돼 소련방발전전화성이 정식 로형으로 채택하게 되었다. 그후 설비개량을 거듭하여 전기출력 44만KW(VVER-440)을 표준으로 하였으며, 현재는 출력을 증가시켜 100만KW(VVER-1000)와 같이 소련 경수로(PWR)의 주력설비로 되었다. 다음은 VVER의 주요설비개요이다.
국토가 좁고 천연자원이 부족한 우리나라에서 전기생산의 대부분을 원자력 발전에 의존하고, 화력발전을 많이 활용하는 것은 당연한 일이다. 그러나, 각종 신기술의 개발과 함께 신에너지원에 대한 가능성이 증대되고 있어 이에 대한 연구와 투자도 소홀히 할 수 없는 상황에 있다. 신에너지원으로 거론되는 여러 가지 대안 가운데 비교적 국내기술로 접근하기 쉬운 부분이 지열을 활용한 분야이다. 일본, 필리핀, 인도네시아와 같은 화산국은 물론이고 우리나라와 같이 활화산이 없는 나라에서도 대심도에서는 지열자원이 고르게 분포해해 있을 것으로 추정되어 개발된 지열활용기술은 그 수요처가 상당히 젊다고 할 수 있다. 본 연구에서는 지열활용을 위하여 필수적으로 사용되는 지열정 굴착기법과 건설에 따라 우려되는 환경영향을 정리하였다. 지열활용에 사용되는 지열정의 종류를 파악하고, 그에 따른 굴착기술을 소개하였으며, 저비용 고효율 굴착을 위한 요소기술들을 정리하였다. 그리고, 국외의 자료를 통하여 지열발전 프로젝트에서 우려되는 환경영향을 조사하여 국내의 상황과 비교하여 고찰하였다.
Research and development efforts to reduce $CO_2$ emission are in progress to cope with global warming. $CO_2$ emission from fossil fuel fired power plants is a major greenhouse gas source and the post-combustion $CO_2$ capture is considered as a short or medium term option to reduce $CO_2$ emissions. In this study, the application of the post-combustion $CO_2$ capture system, which is based on chemical absorption and stripping processes, to typical fossil fuel fired power plants was investigated. A coal fired plant and a natural gas fired combined cycle plant were selected. Performance of the MEA-based $CO_2$ capture system combined with power plants was analyzed and overall plant performance including the energy consumption of the $CO_2$ capture process was investigated.
전력수요의 지속적인 성장과 애용량화력 및 원자력 발전을 주축으로 한 전원구성의 변천에 대비하여 경제적이고 안정된 게통운용을 도모하려면 첨두부하 및 주파수조정전원으로서의 양수발전은 필료한 것으로 되고 있다. 이 발전방식은 이미 외국에서는 상당 범위가 실용화되어 운용되고 있고 우리나라에서도 현 전원개발 계획에 의하면 1978년에 400MW의 청평 양수, 1979년에 300MW의 삼양진 양수 발전소 건설을 계획하고 있으므로 새로운 기술도입이란 점에서 이 기회에 본발전방식의 개념 및 일반사항에 대하여 간단히 기술코자 한다.
기후 변화 대응을 위한 온실가스 감축 측면에서, 석탄화력발전소에서 바이오매스 사용량은 계속하여 증가되어 왔다. 파리 협정 이후 온실가스 감축 목표치가 더욱 구체화되면서 바이오매스 사용은 급격히 더 많아질 것으로 예상된다. 미분탄 석탄 화력발전에서 바이오매스 혼소시 가장 큰 문제점 중 하나는 바이오매스의 미분성이 석탄에 비해 훨씬 낮다는 것으로, 이를 해결하기 위해 가장 먼저 바이오매스의 미분성 측정 방법을 확립하는 작업이 필요하다. 석탄의 경우 HGI (hardgrove grindability index)측정 장치를 통해 분쇄도 측정이 가능하여 이를 표준으로 삼고 있지만, 바이오매스의 경우 표준 측정 방법이 확립되어있지 않다. 본 연구에서는 볼 밀과 입자 크기별 분포량을 이용한 석탄과 바이오매스의 분쇄 실험을 진행하였다. 실험에는 석탄 1종과 바이오매스 6종을 사용하였다. 분쇄시간에 따른 입자 분포량을 비교하고, $75{\mu}m$ 이하 입자 분포량으로 분쇄도를 평가하였다. 실험결과 반탄화 바이오매스 TBC (torrefied biomass chip)와 TWP (torrefied wood chip)는 발전용 사용적합 기준에 대해 대략적으로 70%의 값을 나타냈다. 다른 바이오매스들의 경우 반탄화 바이오매스와 비교했을 때 분쇄성이 훨씬 더 낮은 결과를 보였다. TBC와 TWP는 수분이 감소하고 섬유질 구조가 분해되는 반탄화 과정을 통해 분쇄가 향상되었다. 또한 분쇄도가 높은 반탄화 바이오매스가 소모전력이 낮게 측정되었다. 본 연구를 통해 바이오매스의 석탄화력발전 적용을 위한 표준화 작업의 기초 자료들을 확보할 수 있다.
본고에서는 화력발전설비의 제어계통 성능향상을 위한 외국의 노력을 문헌을 중심으로 정성적으로 소개하고 원자력등 다른 프로세스 제어도 거의 동일한 엔지니어링 과정을 거침을 부언한다. 제어계통 향상은 hardware 및 man-machine interface의 개선등 다방면의 노력이 필요하나 여기서는 제어계통의 개념, 구조 및 설계방법에 국한하기로 한다.
국내 유인도서의 상당수는 전력의 대부분을 디젤발전으로 생산한다. 향후 발전설비의 교체 혹은 증설이 있을 경우 신재생에너지원 설비의 보급 여지가 있다. 이에 본 연구는 울릉도에 화력발전 설비만을 증설했을 경우와 이를 신재생에너지복합시스템 설비로 대체했을 때의 경제적 타당성을 비교분석한다. 우리는 복합발전 시스템을 풍력터빈, PV, 소수력발전 등의 신재생에너지 설비, Batteries, Converter와 같은 보조전원, 저장 및 back up을 위한 flywheel과 Diesel generator등으로 구성했다. 분석에 사용한 HOMER(Hybrid Optimization for Energy Renewable)는 신재생에너지복합 발전시스템 분석에 사용되며 결과를 NPC(Net Present Cost)의 오름차순으로 제시하여 발전설비구성의 조합들 중 최적의 시나리오를 보여준다. 분석결과 울릉도의 경우 신재생에너지복합 발전의 보급이 잠재적으로 가능할 것으로 보인다. 또한 계통운영의 기술적인 측면을 감안할 경우 정밀한 분석이 가능할 것이다. 따라서 본 연구는 계통운영과 경제성분석 연구의 연계를 위한 사전연구로써 그 의미를 갖는다.
본 논문은 원자력발전소(원전) 사고에 의한 조기사망의 사회적 비용을 추정하기 위해 조건부가치측정법(Contingent Valuation Method, CVM)을 이용하여 통계적 생명가치(Value of a Statistical Life, VSL)를 추정한다. VSL 추정치는 약 35억 5천만 원이다. 이에 세계 원전 역사상 발생한 모든 사고 사망자수 약 181만 명을 곱하여 추정한 사회적 비용은 1,952조 원으로서 한국의 2022년 실질 GDP에 비견되는 수준이다. 연평균 조기사망자수와 사회적 비용은 각각 26,000명과 28조 원이다. 1987~2021년간 세계 화력발전소의 사고와 대기오염물질 배출로 인해 발생한 조기사망의 사회적 비용 추정치는 26,919조 원인데, 이는 미국의 2021년 GDP 규모에 상당하는 규모로서 9조 원을 기록한 원전의 약 3,000배에 달한다. 2021년 한 해만 보더라도, 화력발전소의 사회적 비용은 1,075조 원에 달하지만, 원전은 2,920억 원에 불과하다. 한국의 경우, 2050 탄소중립 정책의 영향으로 재생에너지 발전 비중이 증가할 것이므로, 화력발전 대비 원자력발전 비중을 증가시키는 에너지믹스를 제안한다. 본 논문은 또한 효율적인 에너지 정책을 담보하기 위해 CVM을 이용한 VSL 추정 연구를 지속적으로 축적할 필요가 있음을 강조한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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