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대형선박에 대한 가스-증기터빈 복합 사이클의 사용

전문가 제언: ○ 복합 사이클은 하나 이상의 열역학적 사이클을 사용한 동력장치이다. 여기서는 대형 선박의 동력장치로서 Brayton 사이클에 의한 가스터빈과 Rankine 사이클에 의한 증기터빈을 사용한 복합 사이클을 적용한 것이다. 여기서는 연료로 가스터빈을 회전하고 나머지 배기가스가 가진 열로 수증기를 발생하여 증기터빈을 돌리는 것이다. 이와 같은 복합 사이클을 사용하면 열효율을 60%까지 높일 수 있다.

○ 개방형 가스터빈 사이클은 압축기, 연소실, 및 터빈을 가진다. 가스터빈의 연소온도는 900~1,400oC의 높은 온도를 가지며 배기온도도 450~650oC의 비교적 높은 온도를 가진다. 그래서 가스터빈에서 나온 배기가스의 열을 회수하여 수증기를 발생시키는 데 사용할 수 있다. 여기에 사용하는 기기가 열회수증기발생기(HRSG)이다. 발생된 수증기는 다음 사이클인 증기터빈에 보내 또 다른 동력을 발생한다.

○ COGAS(터빈과 프로펠러축을 직접연결)와 COGES(터보 전동)를 비교할 때 아무래도 COGES가 유리한 것 같다. 터빈 제작회사인 GE(General Electric)의 매니저의 한사람인 Carl Brady가 ASME의 Mechanical Engineering에 기고한 글 중에 COGES를 디젤과 비교하여 다음과 같이 설명하고 있다. COGES는 디젤에 비해 소음과 진동 레벨이 매우 낮아 우람선에 사용한 경우 승객의 승선기분을 편안하게 높여준다.

○ 또한 Carl Brady는 현대 가스터빈의 출력밀도는 1,500kW/m3에 달하며, 방음과 열차폐를 위한 포장을 하면 400kW/m3로 감소되나 이것은 디젤의 80kW/m3에 비하면 5배나 높은 것이라 한다. 가스터빈의 보조장치도 컴팩트화 해 디젤에 비해 더 많은 공간을 다른 목적으로 사용할 수 있다고 한다. 미국 EPA의 William K. Reilly에 의하면 COGES는 환경에 대한 영향을 최소화하였다고 한다. 예를 들면 질소의 산화물은 디젤에 비해 80% 감소되었으며, 산화황의 배출은 디젤에 비해 98%가 감소되었고 한다.

저자: Fredrik Haglind
자료유형: 학술정보