발전소 취업준비생을 위한 발전소 원리 중급 필수상식

 

지난 글에 발전소 초보를 위한

발전소 원리를 소개해드렸었는데

주 설비에 대한 설명이

부족한듯하여 보충자료 겸해서

다시 작성했습니다.

이해하는 데 도움이 되셨으면 좋겠네요.

시작하겠습니다.

최근 복합화력 발전소 관련

질문을 많이 주셔서

복합화력발전소 기준으로

설명을 드리겠습니다.

복합화력 발전소는 1차적으로

가스 터빈으로 구동을 하여

전기를 생산하고 부수적으로

발생된 고온의 배기가스로

급수를 데워서 발생하는

스팀으로 2차적으로

스팀터빈을 회전시켜

전기를 생산하는 시스템입니다.

가스 터빈과 스팀터빈을

복합적으로 사용하여

복합화력발전소라고도 하고

CCPP(COMBINED CYCLE

POWER PLANT)라고 합니다.

추가적으로 가스 터빈은 'GT'라는

약어를 많이 사용하고,

스팀터빈은 'ST' 약어를 사용합니다.

가스 터빈을 회전시키는 연료가

LNG이고, 스팀터빈을 회전시키는

연료는 스팀입니다.

그렇다면 이러한 연료를 어떻게

소모하여 복합화력발전소가

기동되는지 살펴보시죠

왼쪽 하단 보시면

가스터빈 그림이 있습니다.

1차적으로 가스 터빈에 대해서

설명해 보자면 가스 터빈은

컴프레서와 터빈으로

구성이 되어 있는데

외부 공기를 흡입하여

컴프에셔에 의해 압축공기가

만들어져 나오면

컴버스터라는 공간에서

연료와 섞이게 됩니다.

연료라 하면 복합화력

발전소에서는 LNG가 되겠죠.

불이 붙는 3요소가 뭐죠?

공기, 연료, 점화원이겠죠.

압축공기와 연료가 모였으니

여기에 Igniter라는

점화원이 있으면

불이 붙습니다.

컴버스터 안에

라이터 기능을 하는

Igniter가 있습니다.

그래서 컴버스터 안에서

이 3요소가 모여 연료를 폭발시켜

나오는 힘으로

터빈을 회전시키게 됩니다.

​

터빈이 회전하면서 물려 있는 축이

같이 회전하게 되는데

발전기에서는 회전하는

로터를 통해

전기가 만들어지게 되고

이 전기를 발전소에서

송전하게 됩니다.

 

 

이 물려있는 축을

'로터'라고도 하고

'Shaft'라고 합니다.

로터가 아주 길기 때문에

중간중간 베어링이라는 곳에서

로터의 무게를 버텨주고,

로터의 회전을 용이하게

도와줍니다.

스팀터빈이나 가스 터빈이나

터빈과 발전기를 연결하는

기다란 축을 '로터'라고 합니다.

​

이렇게 터빈을 회전시키고

나오는 고온의 배기가스가 있는데

이 가스를 한번 더

사용하게 됩니다.

그림의 중간 부분 보시면

HRSG(배열회수보일러)라고

있습니다.

​

고온의 배기가스가

이 HRSG라는 곳으로 가는데

HRSG는 HEAT RECOVERY

STEAM GENERATOR라고 합니다.

배열회수보일러라고 하는데

고온의 배기가스가 배열회수

보일러를 지나 열 교환을 하고

외부로 낮은 온도의

가스가 배기됩니다.

여기서 열 교환이 된 급수가

스팀으로 변하여 스팀터빈의

고압터빈으로 보내지게 됩니다.

그림의 오른쪽 상단보시면

스팀터빈이 있습니다.

​

이 스팀이 스팀터빈의

고압터빈을 회전시키고,

두 번째로 저압터빈을 회전시켜

발전기를 가동하여 전기를 얻습니다.

스팀터빈 아래쪽을 보시면

복수기가 있습니다.

저압터빈을 회전시키고 남은 스팀은

진공상태로 유지되고 있는

복수기 내에서 아래로 이동하면서

해수 배관을

지나면서 열 교환을 하게 됩니다.

이 열 교환을 통해 스팀이

빠르게 급수로 바뀌면서

복수기 내부에

일정 수위를 유지하게 됩니다.

복수기 내부의 급수는 복수기

추출 펌프를 통해 배관을 따라

급수펌프로 이동하고 급수는

다시 HRSG를 지나면서

고온의 스팀으로 변환되는 과정을

계속 반복하게 됩니다.

​

해수펌프는 발전소에서 전기가

만들어지는 동안은 꾸준하게

운전되어야 합니다.

복수기 내부에서 열 교환을

해야 하는 아주 중요한 기능을

가지고 있으니까요.

그래서 국내 모든 발전소는

바다 근처에 위치하고 있는 것입니다.

복합화력발전소의 주설비만

다루었는데 다른 발전소 원리도

같습니다.

 

단지 가스터빈 부분을 빼고

원자로로 바꿔주면

원자력발전소가 되는 것이죠.

우라늄을 연료로 하여 핵분열

연쇄반응을 통해 열을 얻습니다.

이 열로 원자로 내부의

증기발생기라는 설비를 이용하여

급수를 스팀으로 변환하게 됩니다.

이후의 과정은 복합화력발전과

비슷합니다.

단지 저압터빈은 복합 화력은

1개를 사용하고,

원자력발전은

3개가 있다는 정도입니다.

 

화력발전소는 보일러 내부에서

석탄 연소를 통해 하면

화력발전소가 되는 것입니다.

석탄 연소를 통해 얻어진 열로

급수와 열 교환하여 급수를

스팀으로 변환하게 됩니다.

이후의 과정은 복합 화력과

비슷합니다.

화력발전소는 저압터빈이

2개가 있다는 차이 정도입니다.

모든 발전소에서 기본적으로

스팀터빈을 사용하기에

1차적인 고온고압을

어떤 방식으로 얻느냐에 따라

발전소의 종류가 결정된다고

생각하시면 되겠네요.

​

복합화력발전소는 운전방식에 따라

SIMPLE CYCLE과

COMBINED CYCLE로 나뉘는데

SIMPLE CYCLE은 가스 터빈만

단독으로 운전할 때를

얘기하는 것이고,

COMBINED CYCLE은 가스 터빈과

스팀터빈을 같이 운전할 때를

얘기합니다.

그리고 실제 복합화력발전소는

2+1이라고 가스터빈 2대와

스팀터빈 1대가 일반적입니다.

여러분의 이해를 돕기 위해 1+1로

그린 것이고, 실제로 그린다면

이렇게 되겠네요.

 

 

가스 터빈이 2대 스팀터빈 1대가 되었죠.

가스 터빈이 두개 이기에 구분하기 위해

발전소에서는 GT1호기 GT2호기로

구분하게 됩니다.

그래서 1발전소라고 하면

복합 화력에서는 GT2대와 ST1대로

알고 계시면 이해하기 쉬울 겁니다.

복합화력발전소의 경우

계획예방정비를 할 때

모두 한 번에 하는 게 아니라

GT1호기만 하고, GT2호기와

ST만 기동하거나

GT2호기를 계획예방정비한다면

GT1호기와 ST를 기동하는

방식으로 발전하게 됩니다.

각 터빈마다 개별 운전이

가능하기에 가스터빈

한 호기만 계획예방정비를 한다고

발전을 안 하는 것이 아니라

다른 호기가 계속 운전하는 것도

이해하시면 좋겠네요.

GT와 ST가 각각의 발전기를

가지고 있기에 가능한

시스템입니다.

예를 들면 이 그림처럼

어떤 발전소가 1,000MW

생산 가능한 발전소라 가정한다면

GT1호기는 333MW를

발전할 수 있고, GT2호기가 333MW를

발전할 수 있고,

ST는 334MW를

발전 가능하다고 봤을 때

이 발전소가 최대 100% 기동할 때

1,000MW 발전 가능한 것이고,

GT 한 호기가 계획예방정비로

정지되어 있다면 GT1대 ST가

기동한다고 봤을 때

667MW 발전 한다고

보시면 된다는 얘기입니다.

​

최대한 어렵지 않게 설명을

드리려고 했는데 이해가 되셨나

모르겠네요.

대기업의 민자발전 사업자들은

복합화력발전소가 주력이다 보니

그 기준으로 설명을 드렸었고,

공기업 발전사들도

정부 정책으로 인해

복합화력발전 비중도 늘고 있는

추세라 공기업 준비하시는 분들도

도움이 될 거라 생각이 듭니다.

위 그림을 이해하시고,

인터넷에서 각 발전소의 개념

이해도 보시면 더 이해가

잘 되실 거라 보입니다.

여러분의 발전소 취업을 응원합니다.

좋은 하루 되세요.

감사합니다.

May the Force be with you.