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국전력이 주목하는

미래 친환경 발전, 스털링 엔진!



▲ 한전 전력연구원 홈페이지 사진



지난 2월, 한국전력 전력연구원이 “디젤발전기 폐열을 이용한 발전 시스템”을 세계 최초로 개발했습니다. 생산기술연구원, 전남대학교, 에너지기술연구원, 서울과학기술대학교와 공동으로 개발했답니다. 이 시스템은 디젤발전기에서 공기로 배출되는 배기가스를 사용하여 추가로 전기를 생산하는 기기인데요. 배기가스를 통해 버려지는 열의 일부를 이용하여 전기를 생산하는 덕에 내연발전소 효율이 8% 이상 향상될 거라 기대되고 있답니다.


이 시스템은 ‘스털링 엔진(Stirling engine)’을 활용했다는 점이 특징인데요. 과연 스털링 엔진이란 무엇일까요?



스털링 엔진, 넌 누구니?




스털링 엔진은 스털링기관이라고도 불리는 외연기관입니다. 별도의 연료를 주입하지 않더라도 지열이나 태양열 등을 열원으로 활용할 수 있죠. 실린더에 수소 또는 헬륨을 넣어 밀봉한 뒤 실린더 외부에서 가열과 냉각을 반복하는 원리로 작동한답니다.


1816년 스털링목사가 발명했는데요. 발명 초기에는 밀폐기술의 발달 미흡과 증기기관 및 내연기관의 빠른 발전 때문에 실용화되지 못했습니다. 하지만 현대 석유자원의 고갈과 오염, 대체에너지의 중요성이 강조되면서 재조명 받고 있답니다.


내연기관은 자체 폭발을 통해 에너지를 얻기 때문에 소음이 큰데요. 반면 스털링 엔진은 온도차를 이용하여 에너지를 얻으므로 소음이 적습니다. 그뿐만 아니라 내연기관에서 사용하기 힘든 석탄이나 목탄, 바이오연료 등 다양한 열원을 통해 작동할 수 있습니다. 그 덕에 공해물질 발생이 훨씬 적어서 친환경적인 엔진이라고도 할 수 있죠.



스털링 엔진, 활용 방안



▲ 태양열로 작동하는 스털링엔진 영상



스털링 엔진은 굉장히 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 태양열을 이용한 스털링 엔진 발전 시스템, 가정용 소형 발전 시스템, 스털링 엔진 자동차와 하이브리드 전기차 시스템, 스털링 냉동기, 스털링 히트 펌프 난방기, 폐열 회수 등인데요.


연료를 자유롭게 선택할 수 있고, 배기가스가 깨끗하며 소음도 적다는 특징 덕분에 자동차 엔진, 선박의 주기관 또는 보조기관, 유전지대의 다연료기관이나 우주항공용으로 이용되기도 한답니다.



스털링 엔진, 한계점과 미래 방안


스털링 엔진은 열역학적으로 높은 효율을 가지고 있습니다. 따라서 석유자원 고갈 및 환경오염에 대응하여 미래에는 더욱 다양한 분야에서 사용될 거라 예상되는데요. 고온뿐 아니라 저온도 에너지원으로 이용할 수 있다는 스털링 엔진만의 장점을 특성화시켜 에너지 저장 장치, 초저온 냉각, 열병합 발전, 태양열 복합발전 등에 이용하면 좋은 성과를 낼 수 있을 겁니다.


한국전력은 앞으로 디젤 엔진 외에도 태양열, 공장 및 가정용 보일러에서 버려지는 열을 사용하는 스털링 엔진을 개발하여 기술이전 등을 통해 사업화할 예정이라는데요.


김숙철 한전 전력연구원장은 다음과 같이 말하기도 했습니다. “스털링 엔진 기술은 신재생에너지와 에너지 하베스팅 분야의 새로운 시장 창출이 가능한 저탄소, 친환경 발전 기술로, 스털링 엔진이 내연발전소의 에너지 효율 제고는 물론 에너지 신산업 확산에 기여하는 중요한 기술”이라고 말이죠.






지금까지 스털링 엔진에 대해 알아보는 시간을 가졌는데요. 별도의 연료가 필요 없고, 미세먼지나 온실가스 등의 오염물질을 배출하지 않아 재생에너지와 함께 미래 청정 에너지원으로 주목받는 스털링 엔진, 앞으로도 관심을 가지고 지켜봐 주시기 바랍니다!




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