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초저 설치 프레넬형 태양광집광 장치의 개발 - 사우디아라비아에서 파일럿플랜트의 실증

전문가 제언: ○ 미국 SNL연구소(Sandia National Laboratories)에서는 집광형 태양열발전(CSP)의 시스템 설계 및 운전 개선을 위해 모듈화된 CSP 개발을 하고 있다. CSP의 반사경으로 타원형 접시에 부착된 정밀한 거울을 사용하고 있는데 열 흡수장치로 보내진 열이 스터링 엔진으로 전달되며 수소로 충전된 밀폐형 엔진은 가스의 가열과 냉각에 따라 엔진압력이 상승 또는 하강하게 되고 이러한 압력 변화를 통해 엔진 내부의 피스톤이 구동하면서 기계적 힘을 생산하여 발전기를 구동시키는 방식의 CSP를 개발하고 있다.

○ 이 시스템은 기존의 CSP 모델보다 약 5,000 파운드 정도 가벼우며 철로 된 지지대를 정사각형이 아니라 직사각형 구조로 하고 있다. 또한 향상된 광학기술을 사용하여 엔진 부품들을 60% 정도 적게 사용하도록 설계하고 있고 반사거울은 타원형으로 하여 거울 사용량을 80개에서 40개로 줄이고 있다. 이러한 신기술과 경량화를 통해 CSP의 대량 생산과 비용 저감 및 용이한 유지보수 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있으며 또한 시스템의 작동시간을 기존의 1시간에서 10초 이하로 줄이면서도 반사경들이 원활하게 작동할 수 있도록 하고 있다.

○ 태양열발전시설은 접시/엔진시스템, 홈통형(trough) 시스템, 타워형(Power tower) 시스템의 3가지로 크게 나눌 수 있으며 이들 시스템 모두 집광장치, 열 흡수장치, 열전달 및 저장장치, 에너지 변환장치의 4개 핵심 장치로 구성되어 있다. 집광장치는 볼록렌즈나 포물면 반사판처럼 태양광을 한 곳에 집광시키며 열 흡수장치는 집광된 태양열을 흡수하여 열전달 매체로 전달하고 열전달 및 저장장치는 열에너지를 에너지 변환장치로 전달하여 전기에너지로 바꿀 수 있게 한다.

○ 태양열발전은 1990년대 초기에 미국 캘리포니아주의 개발 장려정책에 힘입어 350MW의 설비 용량이 설치된 후 개발이 정체되었다가 이스라엘, 스페인, 미국 등에서 기술 발전으로 상용화 설비가 개발되면서 다시 주목을 받고 있으며 잠재적 투자 수요가 늘고 있다. 우리나라의 경우는 홈통형 태양열발전시스템을 개발하여 실용화 단계에 접어들고 있으며 접시형 시스템에 대한 개발도 실증연구가 진행 중에 있다.

저자: Hiroshi Kosaka, et al.
자료유형: 니즈학술정보