복합화력발전소 배기열 회수 백연 저감 시스템 에너지 분석 = Energy Analysis of Waste Heat Recovery and White Plume Removal System in Combined Cycle Power Plant

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 567 MW 규모의 LNG 복합화력발전소에서 발생하는 배기가스를 냉각하여 수분을 응축·제거하고, 회수된 수증기 잠열을 활용함으로써 백연 저감과 에너지 효율 향상을 동시에 달성할 수 있는 열회수 시스템을 제안하고 그 성능을 분석하였다. 공간적 및 운전상의 제약을 고려하여 연도(Stack) 내부에 물분사(Spray Condensation) 방식과 히트펌프를 결합한 시스템을 구성하였으며, 배기온도 변화에 따른 열회수량, 수분 제거율, 히트펌프 구동 전력 등을 열역학적으로 분석하였다. 분석 결과, 배기가스를 20°C까지 냉각할 경우 약 74.8%의 수분 제거와 123.31 MW의 열회수가 가능하였으며, 이에 따른 히트펌프 구동 전력은 38.53 MW로 산정되었다. 백연을 완전히 제거하기 위해서는 배기가스를 10°C 이하로 냉각해야 하지만, 이 경우 과도한 전력 소모가 요구됨에 따라, 실용적인 대안으로 배기가스를 30°C까지 냉각한 뒤 50°C까지 재가열하는 방안을 제시하였다. 본 연구는 LNG 복합화력발전소의 환경성과 에너지 효율을 동시에 개선할 수 있는 통합형 백연 저감 솔루션을 제시하며, 향후 관련 시스템 설계 및 운전 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study proposes and analyzes the performance of a waste heat recovery systemdesigned to reduce white plume emissions and enhance energy efficiency by condensing and removingwater vapor from the exhaust gas of a 567 MW LNG combined cycle power plant. To address spatialand operational constraints, a system combining in-stack spray condensation and a heat pump was deve-loped. Thermodynamic analysis was conducted to evaluate heat recovery, water removal rates, and heatpump power consumption under varying exhaust gas temperatures. The results show that cooling theexhaust gas to 20°C enables approximately 74.8% water removal and 123.31 MW of heat recovery,with a corresponding heat pump power consumption of 38.53 MW. While complete white plumeelimination requires cooling below 10°C, such an approach demands excessive electric energy. As apractical alternative, the study suggests cooling the exhaust to 30°C followed by reheating to 50°Cto suppress plume formation with moderate electric energy input. This research presents an integratedsolution for simultaneous improvement of environmental performance and energy efficiency in LNGcombined cycle power plants and provides a foundational reference for future system design andoperational optimization.