500℃ 이하 디젤발전기 폐열 쓰는 3kW 스털링 엔진 세계 첫 개발
500℃ 이하 디젤발전기 폐열 쓰는 3kW 스털링 엔진 세계 첫 개발
  • 이상복 기자
  • 승인 2019.02.18 16:43
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한전 전력연구원, 생산기술연구원·전남대 등과 공동 개발
내연발전기 전체 효율 8% 향상 가능 설비용량도 기존 3배
▲한전 전력연구원이 개발한 3kW급 스털링 엔진 발전시스템
▲한전 전력연구원이 개발한 3kW급 스털링 엔진 발전시스템

[이투뉴스] 한전(사장 김종갑) 전력연구원이 디젤발전기에서 발생하는 폐열을 활용해 추가로 전력을 생산하는 3kW급 발전시스템을 세계 최초로 개발했다.

500℃ 이하 배기가스로 폐열발전 시스템을 완성한 것도 이번이 처음이다.

전력연구원을 중심으로 생산기술연구원, 전남대, 에너지기술연구원, 서울과학기술대가 공동 개발한 이 시스템은 스털링 엔진(Stirling engine)을 이용해 내연발전기에서 대기로 버려지는 고온의 배기가스로 전력을 생산한다.

스털링 엔진은 실린더에 수소나 헬륨을 넣어 밀봉한 뒤 실린더 외부에서 가열과 냉각을 반복해 작동하는 외연기관이다. 별도 연료없이 온천과 같은 지열이나 태양열 등을 열원으로 활용할 수 있다.

미세먼지나 온실가스 등 오염물질을 배출하지 않아 태양광이나 풍력 등의 재생에너지와 함께 미래 저공해 고효율 기술로 주목받고 있다.

특히 한전 전력연구원이 개발한 스털링 엔진은 500℃ 이하 내연발전기 배기가스를 이용해 3kW의 전력을 생산한다. 기존 상용 스털링 엔진은 700℃에서 동작했다.  

연구원은 일반 엔진대비 낮은 온도에서 동작하는 스털링 엔진의 변환 효율을 높이기 위해 부품간 간격을 십만분의 1cm까지 정밀가공하는 한편 피스톤-실린더간 마찰을 최소화 할 수 있는 가스베어링 윤활기술을 개발 적용했다.

설비용량(스털링 엔진)도 역대 개발품 가운데 가장 크다. 앞서 2009년 경동나비엔, 기계연구원, 에너지기술연구원, 가스안전공사 등이 개발한 가정용 스털링 엔진은 1kW급이었다.

네덜란드 레메하(Remeha)사가 2011년 상용화 해 지금까지 3000여대를 판매한 엔진도 동급이다.

스털링 엔진을 이용한 발전시스템은 내연발전기에서 버려지는 열의 일부를 이용해 전기를 생산할 수 있어 발전기 전체 효율을 약 8% 향상시킬 수 있다.

한전은 향후 디젤엔진 외에도 태양열, 공장 및 가정용 보일러 폐열을 사용하는 대형 및 소형 스털링 엔진을 개발해 기술이전 등을 통해 사업화 한다는 계획이다.

김숙철 전력연구원장은 “스털링엔진 기술은 신재생에너지와 에너지하베스팅 분야의 새로운 시장 창출이 가능한 저탄소, 친환경 발전 기술”이라면서 “내연발전소의 에너지 효율 제고는 물론 에너지신산업 확산에 기여하겠다"고 말했다.

이상복 기자 lsb@e2news.com

▲3kW 스털링 엔진 성능시험 장면
▲3kW 스털링 엔진 성능시험 장면

 


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