열기관의 효율을 높이는 방법은 무엇일까요?
안녕하세요.
발전소에보면 복합화력이라고 해서 가스발전과 스팀발전 2개를 동시에 진행하는데요. 열 기관발전은 스팀발전은 효율이 낮다고 하던데 효율을 높이는 방법이 있을까요?
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
열기관의 효율을 높이기 위해선 복합화력처럼 고온 배기가스를 재활용하는 기술이 가장 효과적입니다.
열 손실을 최소화하는 단열재 활용, 증기 조건 최적화, 재열 사이클 도입 등으로 열효율을 극대화할 수 있습니다. 이와 함께 연료와 공기 조절, 기계적 마찰 최소화도 중요한데, 이런 기술들이 전체 효율 향상에 큰 도움을 준답니다.
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.
효율을 높이는 방법으로는 첫째, 열교환기를 활용하여 폐열을 회수하고 이를 다시 사용할 수 있도록 시스템을 개선하는 것입니다. 둘째, 압력과 온도를 높여 열의 효율적인 변환을 촉진하는 방법이 있습니다. 예를 들어, 높은 압력과 온도에서 스팀을 발생시키면 더 많은 에너지를 얻을 수 있어요. 셋째, 고온가스와 같은 새로운 기술을 도입하면 열기관의 효율을 높일 수 있습니다. 이와 같은 방법들을 통해 열기관의 에너지 변환 효율을 극대화할수 있습니다.안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
복합화력발전은 가스터빈에서 나온 고온 배기가스를 버리지 않고 증기터빈으로 재활용해 스팀발전을 함께 수행함으로써 전체 효율을 55~60% 까지 높일 수 있습니다 이렇게 열을 한 번 더 활용하는 방식이 스팀발전의 낮은 효율을 보완하는 핵심입니다
안녕하세요. 구본민 박사입니다.
스팀 발전의 한계 : 전통적인 스팀 발전(열기관)은 최대 효율이 약 35~40% 수준으로, 버려지는 폐열이 많습니다.
복합화력의 원리 : 가스터빈으로 먼저 전기를 생산하고, 가스 배출 열을 다시 활용해 물을 끓여 증기터빈을 돌립니다.
효율 향상 방법 : 이렇게 1차(가스터빈)+2차(스팀터빈)를 함께 쓰면 총 효율이 55~60% 이상으로 향상됩니다.
추가 기술 : 복수기 냉각 효율 개선, 다단화, 재열 사이클 도입
안녕하세요. 신란희 전문가입니다.
스팀 발전 단독으로 열역학 제2법칙에 의해 효율이 낮지만, 가스터빈의 고온 배기가스를 이용해 증기터빈을 추가로 구동하는 복합화력은 이 손실 열을 회수해 총 효율을 60% 이상으로 끌어올릴 수 있습니다.
브레이턴 사이클(가스터빈)과 랭킨 사이클(스팀터빈)을 열적으로 결합한 열 병합 발전 개념으로, 상호 보완적 구조를 가집니다. 또한 스팀 조건을 초임계 압력으로 끌어올리거나 증기 재열을 도입하면 추가적인 열역학적 성능 개선도 가능합니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
복합화력발전소 경우 여러 열기관을 조합하여 운영되기 때문에 고온 및 저온 차이를 극대화 하거나
발생하는 열을 회수하여 연료를 개선하고 기계적 마찰을 줄이고 제어를 최적화함에 따라 효율을 높일 수 있을
것으로 보입니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 열기관은 고온으로 물을 끓여서 증기로 터빈을 돌리게 됩니다. 연료를 통해서 열을 만들어서 물에 열을 올리고 그 증기가 나오는데 증기가 기체가 되어서 터빈을 돌려서 에너지를 만듭니다. 그런데 이때 연료를 통해서 열을 만들면 그 열이 온전히 100% 물에만 전달 되지 않고 복사 대류 전도등에 의해서 다른 곳으로 손실되게 됩니다. 그리고 연료가 연소 될때 불완전 연소로 모두 열이 되지 않고 빛이나 다른 에너지로도 전환되어 불완전 연소되어서 이또한 100%가 되지 않게 됩니다. 또한 터빈을 돌릴때 기계적인 마찰등에 의해서도 효율이 떨어지게 됩니다. 그래서 열의 이동을 막기 위해서
단열재등을 활용해서 열이 물에만 적달되게 하고 완전연소될수 있도록 연료와 공기 조절등을 하고 기계적 마찰을 최소화 하는 설계등을 통해서 효율을 높일수 잇습니다.