버려지는 산업체·내연엔진 폐열로 전기 만든다
[이투뉴스] 오는 2018년 상용화를 목표로 공장이나 내연엔진 발전기에서 버려지는 폐열을 재활용해 kW 단위 전력을 생산하는 새 발전시스템 개발이 추진된다. 한전 전력연구원은 이런 내용의 '10kW급 ORC(Organic Rankine Cycle, 유기랭킨사이클) 발전시스템' 개발에 착수했다고 4일 밝혔다.
ORC 발전시스템은 석탄을 태워 증기를 만드는 기존 화력발전과 달리 내연기관이나 산업공정, 발전소 등에서 버려지느 폐열로 물보다 낮은 온도에서 증발하는 냉매를 가열해 전기를 생산한다. 고효율 열교환 기술을 적용해 에너지효율을 높이는 동시에 연료 사용량을 줄여 온실가스를 감축하는 효과가 있다.
이를 위해 전력연구원은 향후 3년간 디젤발전기의 배기가스와 냉각수 등 80~100℃ 범위의 중저온 폐열을 이용해 발전출력 10kW, 열효율 9%를 갖는 ORC 발전시스템을 개발한다는 계획이다. 이렇게 되면 디젤발전기 발전출력은 약 4.5% 향상될 것으로 예상된다.
앞서 2014년 연구원은 1kW급 ORC 발전장치 선행연구를 통해 터빈출력 820W, 효율 7.2%를 달성함으로써 중저온 폐열활용 ORC 시스템 설계기술을 확보하고 기술적 타당성을 검증한 바 있다.
연구원은 이번 기술개발을 통해 터빈·열교환기 등 단위기기와 친환경 냉매를 개발하고 내년에는 한전이 전북 위도에서 운영중인 내연발전기를 대상을 실증을 거쳐 산업폐열이 발생하는 국내 업체 등해 이 시스템을 확대 적용한다는 구상이다.
국내 도서지역에서 운영중인 95MW 규모의 내연발전기에 이 시스템을 적용할 경우 연간 40억원의 연료절감 및 8000톤의 CO₂배출저감이 기대된다.
에너지경제연구원 통계에 의하면, 국내 제조업의 연간 에너지소비량은 9700만TOE로, 이중 약 11%가 폐열로 버려지고 있다. 산업체 소각로와 보일러 폐열은 난방이나 공정용 증기 생산, 증기터빈을 이용한 전력생산 등에 재활용되고 있으나 350℃ 이하 폐열은 직접 이용이 어려워 대부분 대기로 방출되고 있다.
전력연구원 창의미래연구소 관계자는 "ORC 발전시스템 기술로 온실가스 저감과 미활용열을 이용한 에너지신산업 확산에 기여하는 한편 소형터보머신 등 국내 관련 업계의 기술경쟁력 제고에 힘을 보탤 것"이라며 "연내 발전소 온배수를 활용한 대규모 냉난방 시스템 개발도 진행할 예정"이라고 말했다.
이상복 기자 lsb@e2news.com
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