[한국에너지신문] 한전전력연구원(원장 김동섭)은 미활용열을 이용한 에너지신산업 창출에 앞장서고 에너지의 효율적 이용을 도모하기 위해 2018년까지 산업현장에서 버려지는 폐열을 재활용해 소규모 전력을 생산할 수 있는 10킬로와트급 유기랭킨사이클(ORC) 발전시스템 개발에 착수했다.
유기랭킨사이클 발전시스템은 석탄을 태워 증기를 만드는 기존 화력발전과 달리 내연기관 및 산업공정에서 버려지는 폐열로 물보다 낮은 온도에서 증발하는 냉매를 가열해 전기를 생산한다. 에너지 효율을 높이는 동시에 연료 절감에 따른 온실가스도 감축할 수 있어 ‘일석이조’의 발전시스템으로 불리고 있다.
에너지경제연구원에 따르면, 우리나라 제조업의 에너지 소비량은 연간 9700만 석유환산톤으로 이 가운데 약 11%가 폐열로 버려지고 있다. 산업체의 소각로와 보일러 등에서 나오는 폐열은 난방, 공정용 증기 생산, 증기터빈을 이용한 전력생산 등에 재활용되고 있다. 그러나 350℃ 이하의 폐열은 직접 이용이 어려워 대부분 대기로 방출되고 있는 실정이다.
전력연구원은 2018년까지 3년에 걸쳐 디젤발전기의 배기가스와 냉각수 등 80~100℃ 범위의 중저온 폐열을 이용해 발전 출력 10킬로와트, 열효율 9% 등의 성능을 갖춘 발전시스템을 개발할 예정이다. 이 시스템이 개발될 경우 디젤발전기의 발전 출력이 4.5% 향상될 수 있다.
전력연구원은 이를 위해 2014년 디젤엔진 발전기에 1킬로와트급 유기랭킨사이클 발전장치를 적용하는 선행 연구를 진행했다. 이 연구에서는 터빈 출력 820와트, 효율 7.2%를 달성해 중저온 폐열을 활용한 유기랭킨사이클 발전시스템 설계기술을 확보하고 기술적 타당성을 이미 검증했다.
전력연구원은 일차적으로 10킬로와트급 유기랭킨 발전시스템으로 터빈, 열교환기 등 단위기기와 친환경 냉매를 개발한다. 2017년부터 한전이 전북 위도에서 운영 중인 내연발전기를 대상으로 실증사업을 한 뒤, 산업폐열이 발생하는 국내 업체 등에 확대 적용할 예정이다.
우리나라의 도서지역에 운영 중인 총 95MW 규모의 내연발전기에 이 발전시스템을 적용하면 연간 40억원의 디젤연료 및 8000톤의 이산화탄소 배출을 저감할 수 있을 것으로 연구원은 보고 있다.
전력연구원은 개발하고 있는 발전시스템으로 합리적 에너지 이용을 도모하고 온실가스 저감과 미활용열을 이용한 에너지신산업 확산에 기여하는 한편, 소형터보머신 등 국내 관련 업계의 기술경쟁력을 제고해 나가기로 했다.
한편 전력연구원은 발전소와 산업체 등에서 버려지는 미활용열을 전력과 열 에너지로 재활용하는 기술을 개발하고 있다. 지난 2015년 화력발전소 복수기와 바닷물과의 온도차를 이용한 해양온도차발전 기술을 개발해 세계 최초로 실증에 성공한 전력연구원은 발전소 온배수를 활용한 대규모 냉난방 시스템도 올해 내로 개발하기로 했다.
