| 초록 |
1.분석자 서문 현대사회에서 주에너지원으로 사용되는 화석연료로 인해 기인한 문제로 에너지원을 효율적으로 사용하는 것이 점점 중요해지고 있다. 열병합발전은 발전과 함께 열에너지를 활용하여 에너지효율을 상당히 개선할 수 있는 방법으로 많은 주목을 받고 있다. 본 분석보고서는 마이크로 열병합발전 시스템(micro-combined heat and power system)에 대한 연구를 주제로 하여 총 4장으로 구성하였다. 1장에서는 열병합발전에 대한 전반적인 개요를 다루었고, 2장에서는 기존 에너지변환장치를 기반으로 한 마이크로 열병합발전에 대해 작성하였으며, 3장에서는 신재생에너지원을 기반으로 한 마이크로 열병합발전 연구 동향을 정리하였다. 마지막 4장에서는 본 분석보고서를 전반적으로 요약하였다. 2. 목차 1. 개요 2. 열병합발전을 위한 에너지변환장치 2.1. 내연왕복기관 2.2. 마이크로 가스터빈 2.3. 스터링 엔진 2.4. 랭킨사이클 2.5. 연료전지 3. 신재생에너지원을 이용한 열병합발전 3.1. 바이오매스 3.2. 바이오연료 3.3. 태양에너지 4. 결론 및 전망 효율적인 에너지 시스템 개발의 요구 증가와 함께 전기와 열을 동시에 이용하는 열병합발전이 주목을 받고 있다. 열병합발전소는 증기발전소(35~40 #37;)와 가스발전소(40~55 #37;)의 효율과 비교하여 훨씬 높은 75~95 #37; 효율로 가동된다. 마이크로 열병합발전은 50kW 이하의 전기 출력 규모로 분류되며, 지역 내에서 열과 전기를 생산하는 것으로 중앙집중형 방식에서 발생하는 이송 손실을 줄일 수 있다. 경제성 측면에서 만약 열병합발전에 대한 투자 비용이 높다면, 투자 회수를 용이하게 할 수 있는 발전차액지원제도(feed-in-tariff)를 이용할 수 있다. 분산형 마이크로 열병합발전에서는 다양한 신재생에너지원이 사용 가능하다. 현재 태양에너지를 이용한 다양한 기술이 현재 개발 중에 있다. 그러나 태양에너지의 출력 변동 문제로 하이브리드 시스템에 대한 필요성이 제기되며, 태양, 지열, 바이오가스, 바이오매스와 같은 신재생에너지원을 상호 통합한 마이크로 열병합발전 시스템은 효율적인 방법이 될 수 있다. 태양에너지 기술에서는 태양광-열 발전 시스템은 열역학적 사이클과 함께 태양에너지를 전기에너지와 열에너지로 동시에 전환할 수 있다. 태양광-열 패널은 전체 시스템 효율을 개선하는 좋은 방법이 될 수 있다. 에너지변환장치 기술에서, 연료전지가 높은 신뢰성과 우수한 부분 부하 성능으로 현재 활발히 연구되고 있다. 이미 일본에서는 연료전지를 이용한 열병합발전이 활발히 개발되고 있다. 마이크로터빈은 부분 부하 조건에서 성능이 감소하기 때문에 개선이 필요하다. 결론적으로 내연기관은 현재 가장 성숙한 기술이고 유럽에서는 상당히 많이 시장에 출시되어 있다. 본 분석보고서는 마이크로 열병합발전 기술의 연구를 다루었다. 마이크로그리드 열병합발전에 관한 연구는 유럽에서 성공적인 사례의 도출과 함께 전 세계로 확산되고 있다. 현재 열병합발전 기술은 내연기관에 의존하고 있지만 향후에는 신재생에너지원과 통합되어 분산형 전원으로 확장이 기대되고 있다. 신재생에너지원을 이용한 마이크로 열병합발전 기술에서 향후 기술적 한계를 극복하는 많은 파괴적 기술이 도출되어 많은 선례가 발생하는 것을 기대하며 본 분석보고서를 마친다. References 1. Simon Martinez, Ghislain Michaux, Patrick Salagnac, Jean-Louis Bouvier, Micro-combined heat and power systems (micro-CHP) based on renewable energy sources, Energy Conversion and Management, 2017. 2. Michele Bianchi, Andrea De Pascale, Pier Ruggero Spina, Guidelines for residential micro-CHIP systems design, Applied Energy, 2012. 3. R. Mikalsen, Small and Micro combined heat and power (CHP) systems 6-internal combustion and reciprocating engine systems for small and micro combined heat and power (CHP) applications, 2011. 4. P. A. Pilavachi, Mini- and micro-gas turbines for combined heat and power, Applied Thermal Engineering, 2002. 5. Adam Hawkes, lain Staffell, Dan Brett, Nigel Brandon, Fuel cells for micro-combined heat and power generation, Energy Environmental Science, 2009. 6. Jakub Kupecki, Marek Skrzypkiewicz, Michal Wierzbicki, Michal Stepien, Experimental and numerical analysis of a serial connection of two SOFC stacks in a micro-CHP system fed by biogas, 2017. 7. F. Hussain, M. Y. H. Othman, K. Sopian, B. Yatim, H. Ruslan, H. Othman, Design development and performance evaluation of photovoltaic/thermal (PV/T) air base solar collector, 2013. 8. Niccolo Aste, Giancarlo Chiesa, Francesco Verri, Design, development and performance monitoring of a photovoltaic-thermal (PVT) air collector, Renewable energy, 2008. ※ 이 자료의 분석은 한국원자력연구원의 권길성님께서 수고해주셨습니다. |
