• 전기기술인
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• 제265권9호
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• pp.44-49
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• 2004

최근 ESCO 사업의 하나로 소형 열병합 발전이 급속도로 보급되고 있으며, 현재 소형 열병합 발전의 보급율이 발전소의 총 발전 용량의 0.2%(11만KW) 수준 이지만, 오는 2013년에는 총 발전 용량의 3.5%(270만KW)까지 늘릴 계획으로 정부는 보급을 계속 추진중에 있다. 참고로 선진국의 경우 유럽 연합은 소형 열병합 발전이 지난 2001년 총 발전 용량의 9%를, 미국은 2000년 7%를 보급할 정도로 활성화돼 있다. 이렇게 빠른 속도로 보급되어지는 소형 열병합 발전이란 무엇이며, 특히, 열병합 발전은 한전 계통과 병렬 운전하기 때문에 이에 필요한 보호 장치 및 전반적이 ㄴ내용에 대해 다루어 보고자 한다. 본 내용이 소형 열병합 발전 설비에 관심을 갖는 모든 분들께 많은 도움이 되기를 기대한다.

• ESCO지
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• 통권22호
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• pp.18-21
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• 2003

인천시 남동구 만수동에 위치한 만수주공4단지아파트에서 지난해 7월부터 10월까지 LNG를 연료로 사용하는 340kW 2기, 228kW 1기 등 3기의 열병합발전설비와 시간당 5.5Gcal를 생산하는 중온수 고효율보일러 3대를 설치했다. 29억원을 투자해 연간 $23.4\%$, 6억8천만원의 에너지절감효과를 거둘 수 있을 것으로 예상되고 있으며, 이 아파트의 성공적인 도입사례는 향후 수도권에 열병합 아파트의 확산을 가져올 것으로 기대되고 있다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.357-364
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• 2018

미세조류 및 거대조류 등 3세대 바이오매스로부터 바이오가스를 생산하는 연구는 다양한 규모의 실험을 통해 수행된 바 있다. 이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 이용하는 복합 열병합 발전의 상용화 가능성을 살펴보았다. 이를 위해 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기랭킨사이클로 이루어진 산업 스케일의 통합 열병합발전을 상용 공정모사기를 이용하여 설계, 모사하였고, 계산된 열 및 물질수지를 통해 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 모사 결과 설계된 열병합발전 공정은 시간당 62.5톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 36톤의 바이오가스를 이용하여 68.4 MW의 전력을 생산한다. 이 결과를 토대로 다양한 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 균둥화 발전비용(levelized electricity cost, LEC)을 계산하였는데, SOFC의 수명이 5년, 스택 가격이 $$225kW^{-1}$일 때 LEC는 12.26 ¢ $kWh^{-1}$로 기존의 고정 발전과 동등한 수준으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제7권2호
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• pp.223-230
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• 1998

서울특별시 소재 대형 상업건물중 50개 에너지 다소비업체를 선정하여 에너지 사용실태를 조사하였다. 조사대상 건물은 병원, 호텔, 백화점/사무실 등 3개 집단으로 분류하여 시설현황, 에너지사용량, 부하분포특성 등을 분석하였다. 여름철 냉방전력 사용량이 열부하 피크 발생에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며 이를 열병합발전-흡수식 냉동기 방식으로 대체할 경우 전기부하 분포가 연간 비교적 일정하게 변환시킬 수 있어 열부하추종운전방식에 적합함을 알 수 있었다. 그러나, 단일건물의 경우 연간열부하분포가 경제적 규모에 미달하여 단독으로 열병합발전 설비를 도입하기에는 미흡한 점이 있어 다수건물을 대상으로 하는 공동 열병합발전 방식이 보다 유리한 것으로 판단된다. 이를 추진하기에는 전기사업법, 액화천연가스 요금체계 등과 같은 법제도의 정비가 선결되어야 할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.667-672
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• 2023

This study proposes polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) based cogeneration system for greenhouse heating and cooling. The main scope of this study is to examine the proposed cogeneration system's suitability for the 660 m²-class greenhouse. A 25 kW PEMFC system generates electricity for two identical air-cooled heat pumps, each with a nominal heating capacity of 70 kW and a cooling capacity of 65 kW. Heat recovered from the fuel cell supports the heat pump, supplying hot water to the greenhouse. In cooling mode, the adsorption system provides cold water to the greenhouse using recovered heat from the fuel cell. As a result, the cogeneration system satisfies both heating and cooling capability, performing 175 and 145 kW, respectively.

• 한국가스학회지
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• 제12권3호
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• pp.13-19
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• 2008

열병합발전용으로 사용되는 여러 가지 원동기 중 천연가스 엔진은 1 MW 이하의 발전용량을 갖는 원동기로 가장 널리 사용되고 있다. 이론공연비 연소방식과 삼원촉매를 채택한 300 kW급 천연가스 엔진은 강화된 배기규제를 만족시킬 수 있지만 이론공연비 연소방식은 희박 연소방식에 비해 효율이 대체적으로 낮기 때문에 최적 점화시기(MBT) 제어가 필요하다. 그러나 MBT 운전조건은 노킹이 발생되기 쉬워 높은 흡기온도 조건에서 운전되는 엔진에 대해서는 노킹제어가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 높은 흡기온도가 요구되는 열병합발전용 천연가스엔진을 대상으로 흡기온도에 따른 엔진성능과 노킹특성에 대하여 실험한 결과를 제시하였다.

• 플랜트 저널
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• 제14권3호
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• pp.42-48
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• 2018

본 연구에서는 판형열교환기 전열면적을 25%, 50%, 75% 증가시킬 때 CHP 회수온도 변화량을 예측하고 변화된 온도를 성능해석 입력 값으로 활용하여 전기출력 변화를 해석하였다. 전열면적 투자비용과 전기 판매수익 증가를 비교하여 경제성 분석을 수행하였다. 광교 열병합발전소 연계운전이 2017년과 유사한 경향으로 이루어지면 CHP 회수온도는 전열면적 증가에 따라 $4^{\circ}C$, $6.3^{\circ}C$, $7.8^{\circ}C$까지 낮아지고 전기출력은 당초 39,025 kW에서 413 kW, 676 kW, 834 kW 증가되어 75% 증가할 경우 39,859 kW 까지 상승하였다. 경제성 분석기준인 NPV는 3.5 억원, 5억원, 5.2억원 까지 발생하여 모든 방안이 투자가치가 있다고 판단된다. 전열면적 증가에 따라 전기출력과 NPV는 비례하여 상승하지만 상승량은 감소하였다. 75%까지 증가할 경우 전기출력과 NPV는 3가지 방안 중 가장 높은 것으로 확인되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.529-539
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• 2016

Modeling은 기상의 흐름, 화학반응 및 대기오염물질의 형성과정 등 대기현상을 과학적으로 이해하고 개발계획 및 대기 개선에 따른 정책수립의 기초자료로 활용된다. 최근 컴퓨팅 계산능력이 발전하면서 수치모델의 모델링 영역과 모델결과의 이용분야가 점차 다양해지고 있으며, 오염물질 발생원으로부터 시간의 흐름에 따라 오염물질농도를 예측이 가능해졌다. 본 연구는 일산열병합발전소 및 고양시 소각장 주변지역을 대상으로 CALPUFF 확산모델을 적용하여 대기 중 배출 된 NO와 TSP의 확산을 모사하고, 실제 측정결과와 비교함으로써 배출원에 의한 주변지역의 기여농도를 검토하였다. 1, 2차 $NO_2$ 기여율 비교 결과 A-3 지점이 타 지점에 비해 비교적 높게 나타났으며, 이는 열병합발전소 및 소각시설에서 배출되는 질소산화물의 영향이 타 지역에 비해 비교적 높다는 것을 알 수 있다. 1, 2차 TSP 기여율 비교 결과 A-5 지점이 비교적 타 지점에 비해 다소 높게 나타났으나, 기여율 값이 매우 낮음에 따라 열병합발전소 및 소각시설에서 배출되는 먼지에 의한 영향은 비교적 낮다고 판단된다.

• 에너지공학
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• 제28권3호
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• pp.18-25
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• 2019

본 연구에서는 발전사에서 숙련된 사용자가 코드를 입력하여 계산하는 프로그램의 문제점을 해소하고자 광역에너지네트워크 연구단은 확장성을 포함한 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 지역난방 운전해석 프로그램 EnetPLAN을 국내 기술로 개발하였다. 이에 EnetPLAN과 시중에서 사용 중인 A프로그램과의 시뮬레이션을 통해 에너지네트워크상의 열원, 열수요 및 CHP(Combined Heat Plant:열병합발전) 운전 결과에 대해 비교하고자 하였다. 그 결과 EnetPLAN과 A프로그램의 에너지네트워크 상의 열 및 전력생산량은 열공급량과 축열조 운영방식의 시뮬레이션 결과에서 대부분 유사한 패턴으로 나타났다. 이는 EnetPLAN이 에너지네트워크 상에 존재하는 열병합발전시설의 다양한 운전모드에 따른 시뮬레이션 적용이 가능함을 확인할 수 있었다. 국내 기술로 개발된 EnetPLAN이 향후 현장에서 쉽게 적용할 수 있으며, 효율적인 운전 시뮬레이션 결과를 제시할 것으로 기대한다.