1. 코제너레이션의 개요

1.1  코제너레이션이란

‘코제너레이션 시스템’이란 연료로 전력과 열을 생산해 공급하는 시스템을 총칭하는 것이고 일본은 ‘코제너레이션’ 혹은 ‘열병합발전’으로, 해외는 “Combined Heat and Power(CHP)” 혹은 “Cogeneration” 등으로 각각 부른다. 발전과 동시에 열을 회수하기 때문에 높은 종합효율을 얻을 수 있다. 이하에서는 코제너레이션이라고 표기한다. 

코제너레이션은 연료를 연소해 얻는 열에너지를 우선 고온 레벨에서만 얻을 수 있는 동력(전력)으로서 회수하고 거기서 배출되는 저온의 배기가스·배기열을 순차적으로 가열원 등으로 이용하는 시스템이다. 열에너지를 이용함에 있어서도 고온에서 차례차례 저온으로 유효하게 이용하는 이른바 캐스케이드 이용(다단계 이용)이 이용효율 면에서 뛰어나고, 그 개념을 구체화한 시스템이 코제너레이션이다<그림 1>.

코제너레이션은 전기나 열을 필요로 하는 장소에서 발전해 열을 공급하는 온사이트 시스템으로, 송전 등 에너지 수송에 따른 손실이 적다<그림 2>. 

또한 전원 다중화에 의한 에너지 보안 향상과 BCP  (사업계속계획)의 관점에서도 중요한 전원이다. 게다가 향후에도 확대를 도모할 수 있는 신재생에너지 전원의 전력 변동에 대한 조정력으로도 기대되고  있다.

1.2  코제너레이션의 정의와 개요

JIS B8121의 ‘cogeneration 용어’에 따르면 ‘cogeneration’은 ‘단일 또는 복수의 에너지 자원으로부터 전력 또는 동력 그리고 유효한 열을 동시에 발생시키는 조작’이라고 정의했고 ‘코제너레이션 시스템(CGS)’은 이를 공급 및 연결하는 시스템이라고 했다.

내연기관(가스엔진)을 이용한 코제너레이션의 기본구성 예를 <그림 3>에 나타낸다.

발생한 전력은 상용 계통과 연계해 공급되고 배기열은 프로세스에서 이용(증기) 및 배기열 이용 흡수식 냉동기의 열원(공조용 등의 냉수 제조) 그리고 열교환기를 개재해 난방이나 급탕에 이용된다. 

발전과 동시에 열을 회수해 최대한 이용하면 70~ 90%(LHV 기준)의 높은 종합효율을 거둘 수 있다.

정전 시에는 코제너레이션를 정지시키지 않고 발전기를 살려서 선택한 부하에 전력을 공급하는 방식과 일단 정지시키고 나서 다시 기동해 선택한 부하에 전력을 공급하는 방식이 있다. 

편의상 전자(前者)를 ‘살아남기’, 후자를 ‘블랙아웃 스타트’라고 부르기도 한다.

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2022년 4월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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