세계 최초 건식 저NOx 슬롯 나라 연소 가스터빈 기술 시연 테스트 성공

NEDO, Kawasaki Heavy Industries, Ltd(이하 Kawasaki Heavy Industries) 및 Obayashi Corporation은 "수소 사회 구축을 위한 기술 개발 프로젝트"에 따라 5월에 Kawasaki Heavy가 개발한 "Micromix Combustion" 기술을 활용한 건식, 저NOx, 수소 전용 가스터빈에 대한 기술 실증 테스트를 시작했습니다 업계 최초로 이 분야에 성공했습니다(*1) 건식연소방식은 기존 방식에 비해 발전효율이 높고, NOx 배출도 줄일 수 있다

이 슬롯 나라 가스터빈에서 생성된 열과 전기를 인근 시설에 공급하는 시스템의 기술 실증도 올 가을 고베시 포트 아일랜드에서 시작될 예정이며, 건식 연소 방식을 이용한 슬롯 나라 발전의 안정적인 운영은 물론 발전 효율, 환경 영향 저감 효과 등의 성능도 검증할 예정입니다

슬롯 나라는 가스터빈 발전, 연료전지 자동차 등 다양한 용도로 활용될 수 있으며, 에너지로 사용 시 CO2를 배출하지 않는 특성을 갖고 있어 궁극적인 청정에너지로서 미래의 중심 역할을 할 것으로 기대됩니다

국가연구개발기관인 신에너지산업기술개발기구(NEDO)는 슬롯 나라사회 실현을 위한 노력의 일환으로 '슬롯 나라사회 건설기술개발사업'을 추진하고 있습니다 이러한 가운데, 2017년부터 2018년까지 가와사키 중공업과 오바야시 상사는 슬롯 나라 발전 도입기에 수요가 예상되는 기술로 슬롯 나라와 천연가스를 병용하는 발전 방식을 파악하고, 고베시, 간사이 전력 주식회사 등의 협력을 얻어 국부적 고온 발생에 따른 NOx 발생을 억제하는 '물 분사 방식'을 채택했다 천연가스와 슬롯 나라의 동시 연소부터 슬롯 나라 단독 연소까지 모든 것을 처리할 수 있습니다세계 최초의 슬롯 사이트 추천 열전 공급그렇습니다 이번 시연을 통해 세계 최초로 고베시 포트아일랜드에서도시 지역에서 100% 슬롯 사이트를 가진 세계 최초의 열전 공급(※2)

2019년부터 건식 저NOx 슬롯 나라화력 가스터빈 기술을 개발해 왔으며 최근에는 가와사키중공업이 개발한 건식 저NOx 슬롯 나라화력 가스터빈 기술 실증시험에 세계 최초로 성공했습니다 이번 신규 실증시험에서는 슬롯 나라발전의 발전효율을 더욱 향상시키고 환경영향을 저감(질소산화물(NOx) 배출 저감)시키는 것을 목표로 건식연소 방식을 이용한 슬롯 나라전용 발전 기술을 실증할 예정이다

기존의 물 분사 방식은 NOx 배출을 억제하기 위해 화염의 고온 부분에 물을 스프레이 형태로 분사하지만, 물의 증발로 인해 발전 효율이 저하됩니다 건식 연소 방식은 물 분사 방식에 비해 발전 효율이 높고 NOx 배출량이 적은 반면, 연소율이 높은 슬롯 나라 연소에서 화염 역류를 억제하면서 연소를 안정화하는 방법이 과제였습니다

이에 가와사키중공업은 그동안 개발해온 미세슬롯 나라불꽃을 이용한 연소기술 '마이크로믹스 연소'를 활용해 세계 최초 건식 저NOx 슬롯 나라전용 가스터빈을 개발해 2020년 5월 고베시 포트아일랜드에서 실증시험을 시작했다 터빈과 배열회수 보일러를 통해 약 1,100kW의 전력과 약 2,800kW의 열에너지를 증기나 온수의 형태로 주변 공공시설에 공급할 수 있습니다

건식 연소 방식을 이용한 슬롯 나라 발전의 안정적인 운영과 발전 효율, 환경 영향 저감 효과 등의 성능을 검증하기 위해 2020년 5월부터 2020회계연도 말까지 간헐적으로 실증 운영을 실시할 예정입니다 가스터빈 기술 실증과 더불어 연료로 사용되는 슬롯 나라와 지역사회 인근 시설에서 사용되는 열·전력을 종합적으로 관리하고 경제·환경적 관점에서 최적 제어하는 ​​에너지 통합관리시스템(*3)도 올 가을부터 실증해 향후 사업 타당성을 평가할 예정이다

슬롯 나라은 또한 -253℃(1 atm)의 액화수소의 차가운 에너지를 효과적으로 활용하는 시스템에 대한 연구를 수행할 예정입니다 가스터빈 운전에 필요한 수소는 증발기에서 액화수소를 기화시켜 추출하는데, 현재 증발기에서 방출되는 냉에너지를 효과적으로 활용하지 못하고 있다 또한, 여름철과 같이 가스터빈 외부온도가 높아지면 흡입공기온도도 상승하여 발전출력이 감소하게 된다 또한, 액화수소 증발기는 외부 공기와의 온도차로 인해 성에가 생길 수 있어 성에 제거를 위해 가동을 정지해야 하는 문제도 있었습니다

이번 연구 중인 시스템은 액화슬롯 나라가 기화할 때 발생하는 저온에너지를 이용하여 가스터빈의 흡입 공기를 냉각시켜 전력 수요가 많은 여름철에 발전 출력 및 발전 효율을 향상시키는 시스템입니다 또한, 중간열매(프로판가스 등)를 이용하여 액화슬롯 나라로부터 냉열을 추출함으로써 증발기에서의 성에를 방지할 수 있으며 연속운전이 가능하다 향후 이 시스템이 실용화된다면 액화슬롯 나라의 차가운 에너지를 낭비 없이 활용할 수 있어 전체 에너지 관리 시스템의 효율성을 높이는 데 기여할 수 있을 것이다

NEDO, 가와사키 중공업, 오바야시 주식회사는 슬롯 나라의 에너지 이용 확대를 통한 슬롯 나라 사회 실현을 목표로 지역사회의 효율적인 에너지 이용으로 이어질 수 있는 새로운 에너지 공급 시스템 구축을 목표로 본 프로젝트를 착실하게 추진해 나갈 것입니다