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ⓒ클립아트

 

작년 11월 한국전력 전력연구원에서 빅데이터, 인공지능, 신재생에너지 확대에 따른 전력산업의 변화에 대응하고 기초연구 자원 확대를 위한 력산업 기초 연구 로드맵’을 발간했어요. 로드맵에는 에너지 산업이 당면하고 있는 어려움을 극복하기 위해 전기, 에너지, 재료, 전기화학, 화학공학, 정보통신 총 5개의 분야를 합쳐 652개 기술을 수록했답니다. 이는 산학연 전문가들의 역량 결집을 통한 R&D 체계 구축과 기술혁신을 통해 이뤄진 성과였어요.

 

 

전력산업 기초연구 R&D 로드맵 ⓒ전력연구원

 

 

미래 전력산업의 기초연구 활성화를 위한 나침판 역할을 하게 될 이번 로드맵! 관련 분야에 관심이 있는 저로서는 참 재미있는 자료였는데요. 그중 MHD 발전이라는 용어를 보게 되었답니다. 혹시 이 용어에 대해 들어본 적 있으신가요?

 

아직은 생소한 용어인 MHD 발전. 과연 어떤 기술일지, 함께 알아볼까요?

 


 

MHD 발전 넌 누구냐!

 

MHD란 Magneto–Hydrodynamic의 약자입니다. 자기장을 의미하는 자기(magneto-), 액체를 의미하는 유체(hydro-), 움직임을 의미하는 역학(-dynamic)의 합성어인데요. 한국어로는 자기 유체 역학 발전이라고도 합니다. 쉽게 말해 절연체 내 유체가 가진 에너지를 전기에너지로 변환하는 기술을 의미하는데요. 다른 말로는 열에너지와 운동에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 기술이라고도 할 수 있답니다.

 

MHD 발전의 원리 ⓒ전력연구원

 

 

MHD 발전의 원리는 자기 선속의 변화가 기전력을 발생시킨다는 법칙인 패러데이 전자기 유도 법칙을 기초로 하고 있어요. 플레밍의 오른손 법칙에 의해 전기 전도성 물체(이온화된 가스 또는 액체금속)가 자기장에 수직하는 방향으로 도전성 유체가 이동하게 되면 유도 기전력이 발생하게 됩니다. 이는 강한 자기장이 걸린 관속에 뜨거운 전도성 가스를 고속으로 통과시키면 전기에너지를 직접 얻게 되는 원리인데요.

 

 

▶ 전자기 유도 법칙이 무엇인지 궁금하시다면? 다음 글을 참고하세요!

: https://blog.kepco.co.kr/519

 

 

화력발전소 모습 ⓒ클립아트

 

 

석유나 석탄 등을 연소시켜 발생하는 열에너지를 이용해 터빈에 연결된 발전기를 고속으로 돌리는 화력발전소와 비교한다면 꿈의 발전기라고 말할 수 있어요.

 


MHD 발전, 어떻게 활용할까?

 

MHD 발전의 핵심 기술 설명 ⓒ전력연구원

 

 

MHD 발전 기술 분류표를 한 번 살펴볼까요? 이러한 원리의 대표적인 기술은 열린 사이클 MHD 발전닫힌 사이클 MHD 발전, MHD발전 재료 개발 등으로 볼 수 있는데요.

 

①열린 사이클은 석탄 및 석유, 천연가스 등의 화석연료를 이용하여 직접 발전하는 시스템을 의미합니다. 전기에너지를 생성하기 위해 사용된 기체는 재사용하지 않고 바로 방출한다고 해서 열린 사이클이라고 하죠.

 

그럼 ②닫힌 사이클은 무엇일까요? 이는 고온의 연소 가스 대신에 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 등의 비활성가스를 사용하고, 열린 사이클과는 다르게 대기를 위한 입구 및 출구가 없어 동일한 유체가 효과적인 열전달을 위해 여러 번 순환하는 원리를 이용한 발전기술이에요.

 

마지막으로 ③MHD 발전 재료 개발은 초고온 내열재료 및 초전도 전자석 개발을 목표로 하고 있는 기술이랍니다.

 

MHD 복합 발전 시스템 구성도 ⓒ전력연구원

 

 

위 구성도는 MHD 발전 열린 사이클 요소 기술 중에 하나인 MHD 복합 발전 시스템 구성도 인데요. 앞서 말씀드린 열린 사이클은 사용된 기체를 재사용하지 않고 방출한다고 했습니다. 따라서 MHD 발전기에서 배출되는 가스는 사용 후에도 고온이기 때문에 이 열을 가스터빈이나 증기터빈에 다시 주입해 추가로 발전할 수 있어요. 고온의 유체를 MHD 발전에 사용하고 남은 잔열을 화력발전소의 터빈을 돌리는데 사용하는 거죠. 이렇게 두 발전 기술이 합쳐지게 되면 열효율이 훨씬 좋은 꿈의 발전소가 탄생하게 된답니다.

 


 

원자력 발전소 전경 ⓒ클립아트

 

원자력 발전 역시 원자로의 열에너지로 터빈을 돌려서 발전하므로 MHD와 결합할 수 있는데요. 핵융합 발전에 MHD를 결합하는 쪽으로 연구하고 있다 합니다. 현재의 기술로는 원자력, 화력 발전소와 결합하여 복합 발전으로 효율을 높여주는 역할을 하지만 앞으로 기술 개발을 통해 자체 개발을 하는 MHD 발전소를 볼 수 있기를 기대합니다!!

 

 

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