[투데이에너지 홍시현 기자] 국내 기술로 초임계 CO₂ 발전시스템 상용화에 한걸음 다가섰다.
한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 초임계 CO₂ 발전시스템용 핵심 기계 원천기술을 확보하고 실증에도 성공했다고 밝혔다.
박무룡 기계연 책임연구원 연구팀은 국내에서 처음으로 초임계 CO₂ 발전시스템에 필요한 펌프, 터빈 및 열교환기 등의 핵심 기계를 개발하고 시제품으로 발전시스템을 구성해 250kW 출력 실증에 성공했다. 지금까지 국내 기술로 초임계 CO₂ 발전을 실증하기 위한 시도는 있었지만 핵심 기계를 모두 국내 기술로 개발하고 발전시스템을 구성해 출력까지 성공한 것은 이번이 처음이다.
초임계 CO₂ 발전은 기존 증기발전에서 활용하던 증기 대신 초임계 상태의 CO₂를 작동유체로 활용하는 발전 방식이다. 초임계 상태의 CO₂를 작동유체로 사용하면 발전효율이 향상될 뿐 아니라 시스템 소형화도 가능하다.
CO₂의 임계점은 온도 31℃, 압력 7.37MPa 이상의 조건에서 초임계 상태를 유지할 수 있으며 밀도가 크고 점성이 낮은 것이 특징이다. 이를 활용하면 기존의 증기발전시스템에서 기체인 증기를 고압조건으로 만드는 것 보다 더 적은 에너지로 초임계 상태에서 CO₂를 고압 조건으로 만들 수 있다.
점성이 낮은 특성 때문에 발전시스템의 핵심기계에서 발생하는 마찰손실도 줄어 효율이 높아진다.또한 동일한 질량일 때 밀도가 큰 만큼 부피도 감소하기 때문에 핵심기계인 터보기계의 부피를 1/20 수준으로 줄일 수 있으며 핵심 기계의 반응도 빨라져 발전 시 다양한 부하 변동 상황에 빠르게 대응할 수 있다는 장점이 있다.
박무룡 책임연구원은 “초임계 CO₂ 발전시스템은 에너지시스템의 효율을 극대화 할 수 있을 뿐 아니라 기후변화 위기에 대응한 CO₂ 배출 총량 규제에 적극 대응할 수 있는 기술”이라며 “상용화를 위해 가장 중요한 단계인 실험실 규모의 실증을 성공적으로 마친 만큼 실제 발전 현장에 적용하는 추가 연구를 통해 관련 발전시스템 상용화에 기여하겠다”고 말했다.