대학생신재생에너지기자단 :: 에너지도 재활용! <열병합발전>
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 에너지도 재활용!  <열병합발전>


 현재 대한민국은 환경을 위한 에너지 정책을 내세우고 있다대표적으로 화력발전 감축, 탈원전, 신재생에너지 전력량 증대가 있다그런데 현재 신재생에너지에 대한 인프라가 미흡하여 화력 및 원자력이 생산하는 전력량 전부를 대체할 수는 없다. 화력, 원자력을 제외한 발전 방법 중 전력 생산량, 환경문제, 에너지 효율을 고려했을 때 가장 적합한 방법은 열병합발전이라고 생각한다.

 

열병합이란 무엇인가?

 열병합은 전기 생산과 난방을 동시에 하여 에너지 이용률을 높이는 발전 방법이다에너지 효율이 높은 열병합발전 방법을 상세히 알기 위해 일산 열병합발전소에서 근무하시는 실무자와 인터뷰를 진행했다.

[사진1. 일산 열병합발전소 발전 개략도]

출처: 일산 열병합발전소

 열병합발전을 알기 위해선 먼저 복합발전 원리를 이해해야 한다. 열병합발전의 주원료는 LNG이다. 주원료인 LNG를 이용하여 가스터빈을 가동해 1차 전기를 생산한다. 그리고 가스터빈으로부터 생긴 열을 버리지 않고 열 일부를 회수하기 위해 HRSG(Heat Recovery Steam Generator, 배열회수보일러)로 보내 증기를 생산 후 증기터빈을 가동해 2차 전기를 생산한다. 이 발전 방법을 복합발전이라 한다. 복합발전을 하는 이유는 열효율이 증가하기 때문이다. 가스터빈으로만 발전을 했을 경우 열효율은 30%이다. 하지만 가스터빈과 가스터빈을 가동시키는 과정에서 발생한 열을 증기로 만들어 증기터빈을 함께 사용하는 복합발전은 열효율이 50% 가까우며 앞으로 60% 정도까지 향상될 수 있다.

그렇다면 열병합발전은 무엇인가? 복합발전의 과정 중 증기터빈에서 발생한 열을 버리지 않고 열 일부를 이용하여 주민들이 사용하는 물을 난방 시킨 후 난방이 된 물을 한국지역난방공사에 공급하여 난방을 공급한다. 이 과정이 열병합발전 방법이다.

, 가스터빈과 증기터빈을 이용하여 전기 생산하는 과정을 복합발전이라 하며 이 복합발전을 통해 물을 난방 시키는 과정을 열병합발전 방법이라고 한다.

[사진 2. 가스터빈 계통도]

출처일산 열병합발전소 

[사진 3. 증기터빈 계통도]

출처: 일산 열병합발전소

열병합의 장·단점

 열병합발전은 LNG를 사용하기 때문에 석탄에 비해 친환경적이다. 일반적인 발전소는 가스터빈을 이용하여 전기를 생산 후 가스터빈에서 발생된 열을 외부로 배출하지만 열병합발전 방법은 가스터빈에서 발생된 열 일부를 HRSG(Heat Recovery Steam Generator, 배열회수보일러)를 통해 회수 후 증기를 생산하여 증기터빈을 가동하여 2차 전기를 생산한다. 또 증기터빈에서 발생된 열을 버리지 않고 회수하여 난방을 공급함으로써 열에너지의 이용률 높인다.

[사진 4. HRSG(Heat Recovery Steam Generator, 배열회수보일러)]

출처: 일산 열병합발전소

 하지만 높은 열효율과 열 이용률에 비해 대규모 열병합발전을 사용하는 발전소는 많지 않다. 왜냐하면 타 발전소에 비해 예산이 많이 들기 때문이다. 주원료인 LNG 가격이 다른 원료에 비해 비싸며 가스터빈과 증기터빈 가동 시스템, 한국지역난방공사와 연계적 시스템이 필요하기 때문에 초기 투자비용이 많다. 또한 열병합발전을 통해 얻은 전기 및 난방을 원활하게 공급하기 위해선 신도시와 같은 체계적 관리 시스템이 가능한 지역 조건이 필요하다.

 

열병합의 미래 전망성

 대한민국은 세계와 더불어 에너지 정책 중 신재생에너지 사업에 중점을 두고 있다. 하지만 화력발전 감축, 탈원전에 대응하는 전력량을 태양에너지, 풍력에너지와 같은 신재생에너지로 전부 대체할 수 있는지는 아직 미지수이다. 현재 각 발전소는 정부의 정책에 따라 신재생에너지를 사용하여 전력을 생산하고 있으나 기존의 발전소가 생산하는 전력량에 비해 매우 낮은 수치이다. 또 신재생에너지를 사용하여 전력 공급을 하기 위해서는 기술 개발, 인프라 확보를 위해 초기 투자비용이 많이 든다. 이러한 이유 때문에 발전소에서 근무하는 실무자 분께서는 현재 기술력으로는 신재생에너지를 이용한 발전은 부수적 역할일 뿐이지 메인 발전은 할 수 없다고 말씀하셨다.

[표 1. 동해 바이오 화력발전소 발전현황]

출처한국동서발전 홈페이지

[표 2. 당진 화력발전소 발전현황]

출처한국동서발전 홈페이지

[표 3. 울산 화력발전소 발전현황]

출처: 한국동서발전 홈페이지

 

열병합과 신재생에너지

 현재의 기술력, 지리적 요인, 가격 때문에 신재생에너지가 메인 발전 담당을 하는 것은 역부족이다. 특히 환경적 요인으로 인해 일정한 전력을 공급하지 못 하는 것이 신재생에너지의 단점이다. 하지만 버려지는 열을 회수하여 열효율을 높인 복합발전, 버려지는 열을 이용하여 열 이용률을 높인 열병합발전을 모체로 두어 신재생에너지를 개량된 발전 방법과 접목시킨다면 미래에는 신재생에너지가 메인 발전이 될 수 있지 않을까?

 

 





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  1. BlogIcon R.E.F 11기 전준범 2017.09.11 13:22 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    혼성공정은 태양광이나 LNG나 모두 효율적인 거 같아요! 열병합발전은 초기 투자비용이 크다고 하셨는데 투자 대비 수익률?은 괜찮은 편인가가 궁금하네요! 기사 잘 읽고 갑니다!

    • BlogIcon R.E.F 12기 박준엽 2017.09.11 17:03 신고  댓글주소  수정/삭제

      탈원전, 석탄화력 감축 정책과 신재생에너지 효율과 가격 등 다양한 이유로 대중화가 되지 않는 현재 시점에서는 LNG 를 이용한 열병합발전은 초기 투자비용이 크지만 투자 효율은 좋다고 생각합니다. 과거 국가에서 LNG에 대한 세금으로 인해 석탄발전에게 밀렸지만 현재 정부에서는 LNG 발전만 허가해주고 또 다른 공기업, 사기업에서도 LNG를 이용한 발전방법을 사용한다고 하니 투자효율은 괜찮다고 판단됩니다.

  2. BlogIcon R.E.F 12기 김정현 2017.09.11 13:50 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    열병합시스템으로 효울이 눈에 띄게 개선만된다면 정말 좋겠네요 앞으로도 관심가져야할 분야같아요~~ 감사합니다!!

  3. BlogIcon R.E.F. 10기 김미리 2017.09.12 18:02 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    에너지 하베스팅이랑 비슷한 개념이라고 이해하면 될까요?? 새로운 에너지를 개발하는것도 중요하지만, 에너지를 잘~만들어 쓰는것도 중요하다는 생각이 드네요. 좋은글 잘보고갑니다!

  4. BlogIcon R.E.F 12기 정재경 2017.09.12 22:07 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    오 열병합은 많이들어능보고 뭔지몰랐옸는데 쏙쏙 이해되네요 ㅎㅎ 일산~~지나가면서 보기만 했눈데 저런일을 하는곳이라니! 가보고싶어욮ㅎㅎ☺️☺️

  5. BlogIcon R.E.F. 11기 옥지연 2017.09.16 01:53 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    열병합발전을 부가적으로 잘 사용하여 우리나라가 석탄위주의 에너지 믹스 구조를 탈피할 수 있으면 좋겠습니다. 잘 읽고 갈게요!!

  6. BlogIcon [R.E.F. 12기 이성혁] R.E.F. 12기 이성혁 2018.01.22 15:57 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    요즘 원주 문막에서 열병합발전소 건립을 반대하고 있는데 이 발전소의 주 원료는 쓰레기 소각인 것 같아요. 주 원료가 무엇인지에 따라 열병합이 대기를 오염시키는 발전소도 될 수 있는걸까요?

    • BlogIcon R.E.F 12기 박준엽 2018.01.24 11:59 신고  댓글주소  수정/삭제

      제가 최근에 쓴 기사 우드칩을 보시면
      현재 한국동서발전 동해화력에서는 천연가스 및 석탄을 대신하는 우드칩이라는 연료를 사용하여 전력 일부분을 생산하고 있습니다
      우드칩은 천연가스에 비해 열량은 낮지만 표에서 보시듯이 환경오염을 주는 기체들이 천연가스에 비해 월등히 낮습니다
      즉 어떤 연료를 태우느냐에 따라 환경오염을 줄일수도 있다고 생각합니다