국내 연구진이 초임계(액체와 기체 성질을 동시에 가지며 가장 높은 발전 효율을 내는 상태) 이산화탄소를 이용해 전기를 생산하는 기술 실증에 성공했다.

한구기계연구원은 박무룡 책임연구원 연구팀이 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 필요한 펌프와 터빈, 열교환기 등 핵심 기계를 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 기계 시제품으로 발전 시스템을 구성해 250㎾h(킬로와트시) 출력에 성공했다.

초임계 이산화탄소 발전 기계를 모두 국내 기술로 개발하고 출력까지 실증한 것은 이번이 처음이다.

초임계 이산화탄소 발전 설비는 이산화탄소가 증기보다 낮은 온도에서도 초임계에 도달하는 점에 착안, 증기 대신 이산화탄소를 가열해 전기를 생산하는 방식이다.

이산화탄소는 온도 31도, 압력 7.37MPa(메가파스칼)에서 초임계 상태를 유지할 수 있어 물이 증기가 되는 임계점(온도 374도, 기온 22MPa)보다 훨씬 낮다.

증기를 사용하는 것보다 더 적은 에너지를 들여 초임계 이산화탄소를 고압 조건으로 만들 수 있다.

초임계 이산화탄소는 점성이 낮아 마찰 손실이 적으며, 밀도가 높아 터보 기계의 부피를 획기적으로 줄일 수 있다.

기존 증기 발전 시스템보다 발전 효율은 4%가량 높고, 설비 규모는 20분의 1 수준으로 소형화가 가능하다.

연구팀은 2015년부터 핵심 기계인 터보 기계 연구를 진행해 지난 9월 마이크로 가스터빈과 산업용 공기 압축기, 냉매 압축기, 냉각재 펌프 등 개발을 완료했다.

박무룡 연구원은 "실험실 규모의 실증을 성공적으로 마친 만큼 실제 발전 현장에 적용해 상용화할 수 있도록 추가 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.