LNG 냉열 이용

한 줄 정의

냉열 이용은 LNG 기화 때 흡수하는 저온 에너지를 회수하는 기술이다.

LNG는 수송을 위해 메탄을 약 -162℃까지 냉각해 액화한 것이다.

사용 직전 기화기에서 이 냉열이 그대로 바다로 방출되므로, 이를 회수하는 것이 핵심이다.

계통 구성

LNG는 저장탱크에서 송출되어 기화기 쪽 냉열 회수 열교환기로 들어간다.

회수한 냉열은 브라인 같은 중간 열매가 운반한다. 열매는 동결되지 않도록 조성해야 한다.

부하 측에서는 열매와 창고 공기가 열교환해 창고를 냉각한다.

냉열이 부족하면 보조 냉동기를 가동하고, 과잉이면 열매를 우회시켜 운전한다.

냉열은 낮은 온도 영역부터 단계적으로 쓰는 캐스케이드 이용이 기본이다.

냉열량과 계산

냉열 회수량은 LNG 질량유량과 엔탈피 차로 대략 계산한다.

Q_c는 회수 냉열량(kW), 질량유량은 LNG 유량(kg/s)이다.

이론 전력량은 기화잠열 q를 3,600으로 나눠 구한다. 1kWh는 3,600kJ이다.

1톤의 전력량은 1kg당 값의 1,000배다.

다만 실제 회수량은 열교환 손실과 작동유체 효율 때문에 이보다 낮다.

이용 방식 세 가지

LNG 냉열 이용은 이용 방식에 따라 세 가지로 나눌 수 있다.

직접 이용형은 열교환기로 냉매나 브라인에 옮겨 냉동·냉장에 바로 쓰는 방식이다.

동력 회수형은 냉열발전으로 동력을 얻는 방식이다. 일본은 1974년 시험발전소로 세계 최초 성공했다.

극저온 공정형은 공기분리나 동결분쇄처럼 극저온이 필요한 대형 플랜트에 쓰인다.

냉동·냉장 목적에는 설비가 가장 단순한 직접 이용형이 적합하다.

헷갈리는 점과 환경 평가

앞서 본 정답은 직접 이용형이다. 설비가 가장 단순해 냉동·냉장에 적합하다.

연소 시 이산화탄소는 석유 대비 25~30%, 석탄 대비 40~45% 적게 배출된다.

그러나 생산과 수송 단계의 메탄 누출을 포함하면 전 생애 배출은 크게 늘 수 있다.

메탄 슬립은 엔진에서 새는 메탄이 이산화탄소보다 강한 온실효과를 내므로 이점을 상쇄할 수 있다.

그래서 냉열 활용의 환경 이점은 생애 주기 배출로 평가해야 한다.

정리

이제 핵심을 정리한다. LNG 냉열은 기화 때 흡수하는 저온 에너지다.

냉열은 낮은 온도 영역부터 캐스케이드로 단계적으로 이용하는 것이 기본이다.

이용 방식은 직접 이용, 동력 회수, 극저온 공정의 세 가지로 구분한다.

환경 이점은 생애 주기 배출과 함께 적어야 감점을 피한다.