복합발전 종류·특징

복합발전이란

복합발전은 가스터빈과 증기터빈을 한 시스템으로 묶은 발전방식이다.

가스터빈이 상부 사이클, 증기터빈이 하부 사이클을 맡는다.

연료를 한 번 태워 얻은 열을 두 번 쓰는 것이 핵심이다.

배열회수 구조

복합발전의 상부 사이클은 가스터빈이고, 배기가스 온도는 약 500℃ 이상이다.

배열회수보일러 HRSG가 배기가스의 열로 물을 끓여 증기를 만든다.

이 증기가 증기터빈을 돌려 하부 사이클의 전기를 만든다.

HRSG는 배기가스 유속이 제한돼 열전달이 약하므로 전열면적을 크게 잡는다.

효율 원리

복합발전의 전체 효율은 두 사이클의 효율을 합치는 방식으로 이해한다.

상부 사이클 효율 η₁과 하부 사이클이 버려지는 열에서 얻는 효율 η₂를 쓴다.

η₁이 클수록, η₂가 클수록 전체 효율이 커진다는 원리를 보여준다.

단축식과 다축식

복합발전은 가스터빈과 증기터빈을 어떻게 묶느냐에 따라 단축형과 다축형으로 나뉜다.

단축형은 한 축에 연결돼 구성이 단순하고, 설비를 단계적으로 증설할 수 있다.

다축형은 대형 증기터빈 1기를 공유해 고압 운전이 가능하고 열효율 면에서 유리하다.

다만 초기 투자비는 다축형이 단축형보다 약 5% 높다는 점을 기억한다.

HRSG 압력 단수

배열회수보일러는 증기 드럼의 개수에 따라 압력 단수가 나뉜다.

단압형은 드럼 1개로 한 압력만 쓰므로 배기 온도가 높게 남는다.

2압형은 드럼 2개, 3압형은 드럼 3개로 저압 증기를 추가로 만든다.

3압형은 저압 증기로 배기가스 마지막 열을 회수해 효율을 가장 높인다.

시험 포인트 정리

마지막으로 시험에서 자주 묻는 핵심을 정리한다.

복합발전은 가스터빈과 증기터빈을 HRSG로 연결해 효율을 높인 방식이다.

효율은 LHV 기준이고, 단축형과 다축형, HRSG 압력 단수를 구분해야 한다.

기동 직후 효율 저하와 열병합은 복합발전과 다른 개념이라는 점도 기억한다.