http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
500℃ 터빈 입구 조건의 수백 kWe급 초임계 이산화탄소 발전시스템 테스트루프 개발 연구
조준현(Junhyun Cho),신형기(Hyungi Shin),조종재(Jongjae Cho),최봉수(Bongsu Choi),노철우(Chulwoo Roh),이길봉(Gilbong Lee),이범준(Beomjoon Lee),나호상(Ho-Sang Ra),백영진(Young-Jin Baik) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集B Vol.43 No.9
한국에너지기술연구원에서는 바이오매스 및 폐열과 같은 분산 전원에 적합한 수백 kWe급 초임계 이산화탄소 발전사이클 테스트루프를 개발 중에 있다. 터빈 2기, 압축기, 복열기 2기, 연소배가스 이용 히터로 구성된 120kWe 용량의 이중 브레이튼 사이클을 개발하였으며, 목표 터빈 입구 조건은 500℃/135bar이다. 미캐니컬 씰과 틸팅패드 베어링으로 구성된 충동형 축류 터보-발전기는 2017년에 이미 제작, 시험을 성공적으로 완료하였다. 다음 단계로 드라이가스씰(DGS)이 적용된 원심형 압축기를 개발하였으며, 버너와 쉘앤튜브 열교환기로 구성된 650℃의 연소배가스 이용 히터를 제작하고, ASME 기준에 따라 배관 설계를 진행하였다. 전체 테스트루프는 올해 완성 및 운전을 목표로 하고 있다. KIER has being developing hundreds of kWe-class supercritical carbon dioxide power cycle test loops for distributed heat sources such as biomass and waste heat recovery. A 120 kWe dual Brayton cycle which consists of two turbines, a compressor, two recuperators, a flue-gas heater, and a cooler was developed. The target operating turbine inlet condition is 500 ℃/135 bar. An axial impulse-type turbogenerator with a mechanical seal and tilting-pad bearings was successfully manufactured and tested in 2017. As the next phase, a centrifugal-type compressor with a dry gas seal was developed. A 650 ℃ LNG-fired flue gas heater, which consists of a burner and shell-and-tube type heat exchanger, was manufactured. Piping design is carried out according to ASME standards. Full test loop will be constructed and operated in 2019.
조준현(Junhyun Cho),신형기(Hyungki Shin),노철우(Chulwoo Roh),백영진(Young-Jin Baik),이길봉(Gilbong Lee),최봉수(Bongsu Choi),조종재(Jongjae Cho),이범준(Beomjoon Lee),허균철(Gyunchul Hur),나호상(Ho-Sang Ra) 대한설비공학회 2020 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2020 No.6
재생에너지 발전 비율이 높아짐에 따라, 에너지 저장 장치의 필요성은 증대되고 있으며, 특히 전기화학적 배터리 이외의 대용량, 장주기, 안전한 에너지 저장 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근 주목 받는 기술로 전력을 열펌프 등을 이용하여 열에너지 형태로 저장하고, 다시 발전사이클을 구동하여 전력을 얻는 방식인 카르노 배터리(Carnot Battery) 개념이 유럽 및 미국을 중심으로 활발히 연구가 진행되고 있다. 이에 국제에너지기구(IEA) 내 국제공동연구 프로그램(Annex)으로 카르노 배터리 연구가 2020년 3월 공식 출범하였으며, 독일, 영국, 미국 등 다양한 국가의 47개의 기관이 참여하여 카르노 배터리의 정의, 개발 방향, 경제성 등에 대한 연구를 진행할 예정이다. 한국에서는 한국에너지기술연구원이 참여하고 있으며, 본 국제공동연구 프로그램을 통해 각 기관의 기술 동향을 공유하고 있다. 카르노 배터리의 초기 실증 모델로 전기히터-Rock bed-스팀랭킨 발전사이클 컨셉의 실증 연구가 독일 및 덴마크 주도로 진행되고 있으며, 상용 히트펌프와 유기랭킨사이클(ORC) 조합 컨셉의 lab-scale 연구가 유럽에서 진행중이다. 독일에서는 노후 석탄화력 플랜트의 발전부를 사용하고 보일러부를 전력-열변환 시스템으로 retrofit 하는 컨셉으로 카르노 배터리 실증을 위한 pre-FEED 연구가 진행중이다. 전기히터-랭킨사이클 조합의 경우 경제성을 바탕으로 충방전효율(RTE, Roundtrip Efficiency) 30% 이상 수준을 제시하고 있으며 브레이튼 사이클 컨셉의 경우 60% 수준을 제시하고 있다. 균등화전력저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)은 0.1~0.2 유로/㎾h 수준으로 기존 상용 양수발전 수준에 해당하는 경제성을 확보할 것으로 분석하고 있다.
조준현(Cho, Junhyun),하태훈(Ha, Tahun),박재만(Park, Jaeman),오환영(Oh, Hwanyeong),민경덕(Min, Kyoungdoug),정지영(Jyoung, Jy-Young),이은숙(Lee, Eunsook) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
The gas diffusion layer is the key component of the proton exchange membrane fuel cell because it directly affect to the mass transport mechanism and dynamic behavior of the cell. In this study, the effects of GDL aging on the transient response of the PEM fuel cell is systematically investigated using current step transient response analysis under different stoichiometric ratios and humidity conditions. With GDLs aged by the accelerated stress test, the effects of hydrophobicity and structural changes due to carbon loss in the GDL on the transient response of PEM fuel cells are determined. The degraded GDLs that had uneven hydrophobicity distributions cause local water flooding inside the GDL and induce lower and unstable voltage responses after load changes.
조준현(Cho, Junhyun),박재만(Park, Jaeman),오환영(Oh, Hwanyeong),민경덕(Min, Kyoungdoug),정지영(Jyoung, Jy-Young),이은숙(Lee, Eunsook) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
The gas diffusion layer (GDL) consists of two main parts, the GDL backing layer, called as a substrate and the micro porous layer (MPL) coated on the GDBL. In this process, carbon particles of MPL penetrates to the GDBL consequently forms MPL penetration part. In this study, the micro porous layer (MPL) penetration thickness is determined as a design parameter of the GDL which affect pore size distribution profile through the GDL inducing different mass transfer characteristics. The pore size distribution and water permeability characteristics of the GDL are investigated and the cell performance is evaluated under fully/low humidification conditions. Transient response and voltage instability are also studied. In addition, to determine the effects of MPL penetration on the degradation, the carbon corrosion stress test is conducted. The GDL that have deep MPL penetration thickness shows better performance in high current density region because of enhanced water management, however, loss of penetrated MPL parts is shown after aging and it induces worse water management characteristics.
회전기기 누설을 고려한 초임계 이산화탄소 발전사이클 종합테스트루프 연속 운전 연구
조준현(Junhyun Cho),신형기(Hyungki Shin),조종재(Jongjae Cho),최봉수(Bongsu Choi),이범준(Beomjoon Lee),노철우(Chulwoo Roh),이길봉(Gilbong Lee),나호상(Ho-Sang Ra),백영진(Young-Jin Baik) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.-
초임계 이산화탄소 발전사이클은 사이클의 저압부가 약 50~74 기압 이상의 고압으로, 작동유체의 비체적이 작으며 사이클의 팽창비가 낮은 특징을 가지고 있다. 이에 터보머시너리의 크기가 작아지고, 회전수가 높아지게 되고, 큰 압력으로 인해 축력이 크며 누설(leakage)이 고압상태에서 시작된다는 기술적 이슈를 가지고 있다. 이에 미국 선도 연구그룹은 실험실 규모의 종합테스트루프에서 고회전수에 적합한 가스포일(Gas-foil)베어링을 적용한 밀폐형 터보기기 형태로 개발하였으나, 큰 축력에 의한 베어링 파손 문제로 인해 설계조건 운전에 도달하지 못하였다. 한국에너지기술연구원에서는 큰 축력에 대응 가능하며, 안정적 운용이 가능한 상용급 발전용 터보기기에 사용 할 수 있는 오일윤활 틸팅패드(Tilting-pad) 베어링과, 미캐니컬 씰(Mechanical Seal)을 적용한 터보발전기를 개발하고, 이를 연속운전 할 수 있도록 터보기기의 누설 유량을 재압축하여 다시 루프에 주입하는 연속운전 시스템을 구성하였다. 초월임계 사이클 운전을 통하여 초임계 이산화탄소로 터빈을 구동하여 안정적인 전력생산에 성공하였으며, 평균 전력 10 kWe로 4시간 이상 연속 운전 결과를 얻었다.
석탄화력 레트로핏 카르노배터리 시스템의 공기 히트펌프 사이클 및 경제성 연구
조준현(Junhyun Cho),신형기(Hyungki Shin),최봉수(Bongsu Choi),오봉성(Bongseong Oh),노철우(Chulwoo Roh),백영진(Young-Jin Baik),이길봉(Gilbong Lee),조종재(Jongjae Cho),이범준(Beomjoon Lee),허균철(Gyunchul Hur),나호상(Ho-Sang Ra) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6
전력을 열에너지로 저장하여 발전하는 카르노배터리 기술은 석탄화력 플랜트의 스팀/냉각/수처리/송배전계통 등을 그대로 활용하면서 재생 잉여 전력을 장기 저장할 수 있는 에너지 저장 플랜트로 적용이 가능하여 석탄화력 플랜트 레트로핏의 하나의 대안으로 평가받고 있다. 표준 석탄화력 플랜트의 주증기 온도 조건 538℃에 해당하는 스팀 생산을 위해서 600℃급의 열저장 시스템과 전력을 600℃의 열로 변환할 수 있는 기술이 필요하다. 빠른 시장 진입을 위하여 전기히터를 사용하는 방법이 우선 연구되고 있으나 궁극적으로 높은 에너지저장 효율 달성을 위하여 히트펌프를 활용한 전력-열저장 기술이 개발되어야 한다. 이에 자연 냉매인 공기를 작동 유체로 브레이튼(Brayton) 사이클을 구성하였으며, 기술 수준을 고려하여 히트펌프로 420℃ 열 생산 후 및 전기히터를 사용하여 용융염(Molten Salt)을 가열하도록 하였다. 그리고 이를 활용한 석탄화력 레트로핏 플랜트의 균등화전력저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)을 단순화하여 분석하였다. 고온 생성을 위한 공기 브레이튼 사이클 구성 시 열저장 시스템의 저온, 고온 조건에 따라 사이클 작동 조건이 결정되며, 내부 열교환기 사용 사이클 구성 시 압축기 입구 온도가 고온화 되는 특징을 보인다. 공기 히트펌프의 성능계수는 1.2 수준으로 달성 가능하며 LCOS값은 140원-239원/kWh로 상용양수발전 수준의 경제성을 확보 가능한 것으로 평가되었다.