석탄화력발전소 효율 최적화를 위한 성능저하요인 분석 및 관리방안 연구

지구온난화에 따른 전세계적 온실가스 배출 규제에 따라, 석탄화력발전 감축에 대한 요구가 점점 거세지고 있다. 국내의 경우 ‘22년도부터 석탄화력발전 총량제 및 가격입찰제 도입을 통해 석탄화력의 발전량 비중을 순차적으로 낮추려는 전력거래시장의 변화가 예정되어 있다. 이에 따라 효율이 낮은 즉 전력생산 당 배출되는 CO2의 양이 높은 석탄발전기부터 순차적으로 시장에서 퇴출되는 상황이 발생할 것이다. 석탄화력발전은 석탄연소를 통해 고온·고압의 증기를 생산하는 보일러, 생산된 증기에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 터빈발전기로 구성된다. 보일러와 터빈의 효율을 각각 최적으로 유지해야 전체 플랜트를 효율적으로 운영할 수 있다. 보일러의 경우 연료성상, 배기가스의 온도, 과잉공기량, 미연분 등을 정격으로 유지해야 최적의 효율을 유지할 수 있다. 터빈발전기 역시 효율 최적화를 위해 증기의 온도와 압력, 복수기 진공도, 급수온도 등을 정격으로 유지해야 한다. 또한 발전소 내 각종 밸브의 누설 방지를 통해 보일러에서 생산된 증기가 최대한 전기로 변환되도록 해야 한다. 최근 ICT 기술의 발달로 인해 발전소의 대용량 운전데이터를 효율적으로 취합 및 관리할 수 있고, 인공지능 등을 활용하여 해당 발전소의 주요 손실 요인이 무엇이고, 이를 최소화하기 위한 최적방안을 확률적으로 도출할 수 있다. 무엇보다 실시간으로 주요운전 데이터를 분석하여, 정격에서 벗어난 비효율적인 운전이 발생할 경우 이를 현장 운전원이 즉각적으로 인지하여 빠른 조치가 가능할 수 있는 시스템이 구축되어야 한다. 이를 통해 석탄화력발전의 효율적 운전을 도모하여 연료비 및 배출권 비용을 최소화 할 수 있다.