국내 연구진이 증기발전을 대체할 수 있는 높은 열효율과 경제성을 지닌 발전시스템을 개발해 눈길을 끌고 있다.

한국원자력연구원(원장 주한규)은 차세대 고효율 발전시스템으로 평가받는 ‘초임계 이산화탄소 발전시스템’ 개발을 완료하고, 초임계 이산화탄소 압축기와 터빈을 이용한 100kWe 전력생산 성능시험에 국내 최초로 성공했다.

이 시스템은 초임계 상태인 이산화탄소로 압축기와 터빈을 구동해 전기를 생산하는데 압축기에서는 유체를 저압에서 고압으로 압축하고, 유체가 시스템 내부에서 순환하도록 만든다.

고압의 유체는 터빈으로 흘러들어가 내부의 날개를 회전시키고, 그 힘으로 전기를 생산한다.

연구원은 지난 2020년 초임계 이산화탄소 발전시스템의 핵심장치인 압축기를 개발한데 이어 올해 터빈 개발을 완료하고, 100kWe의 전력생산에 성공했다.

초임계 이산화탄소 발전시스템은 기존 발전시스템에 비해 고온에서 높은 열효율을 지니며, 1/10의 간단한 구성으로 기기의 소형화가 가능한 것이 특징이다.

또 태양열, 고온 연료전지, 핵융합, 차세대원자로, 엔진 배기열, 가스터빈 배기열, 석탄화력 등과 같은 다양한 열원으로 장치를 구동해 전기를 생산할 수 있다.

이번 기술개발을 위해 원자력연구원은 ㈜진솔터보기계, 카이스트, 포항공과대학 등 4개 기관과 컨소시엄을 구성, 민군협력진흥원에서 주관하는 민군겸용기술개발사업의 ‘수상함 배기열 회수 초임계 이산화탄소 발전 기술개발’ 과제를 수행해 이번 성과를 달성했다.

조진영 원자력연 선진원자로연구소장은 “이번 초임계 이산화탄소 발전시스템을 이용한 전력생산 성공은 향후 차세대 원자로와 소형모듈원자로의 동력변환계통 적용을 위한 초석을 다진 것” 이라며, “연구의 최종 목표인 총 전기출력 500㎾ 생산을 올해까지 달성하겠다.”고 밝혔다.