열병합발전소
'''C'''ombined '''H'''eat and '''P'''ower Generation (CHP), Congeneration / 熱倂合發電
한 가지 연료를 태워서 전기와 열, 둘 이상의 에너지를 동시에 얻는 방식을 열병합발전이라고 한다.
전기를 만들 때 가장 대표적인 방식이 화력발전인데, 화석연료[1]를 연소해서 생기는 열의 3분의 1 정도만 전기로 변환되고, 나머지 3분의 2는 버려진다.[2][3] 이때 나오는 열을 버리지 않고 모아서 난방 열로 이용하는 난방 방식을 지역난방이라고 하며, 100°이상의 중온수를 이용해 냉방하는 방식을 지역냉방[4]이라고 한다. 이 발전 방식으로 열과 전기 모두를 생산하고 판매하는 발전소를 열병합발전소라고 한다. 또한 이런 열병합발전소나 쓰레기 소각장 등에서 발생한 에너지를 여러 사용자(아파트, 상업 시설, 공장 등)에게 공급하는 사업을 집단에너지 사업이라 한다. 대표적인 사업자로 산업통상자원부 산하의 한국지역난방공사가 있다. 현재 열병합발전소를 운영하거나 열원을 연계받아 민간 및 산업단지에 공급하는 사업자가 꾸준히 늘어나는 추세이다. [5]
일반적인 화력 발전의 경우 열효율이 40%가량 난다. 반면 열병합 발전에서는 전기에너지로 28%만이 변환되고 나머지 59%가량을 증기 에너지로 활용할 수 있다. 따라서 이론적으로는 열효율이 80%~85%정도까지 높아질 수 있다. 다만 이 수치는 같은 온도의 카르노 기관의 효율[6]보다 높은 수치를 보이기 때문에 오해할 수 있는데, 열효율을 계산할 때 '''전기에너지로 전환된 기계에너지(열 기관) + 기계에너지로 전환되지 않은, 온수나 난방으로 사용될 수 있는 폐열(잔열)'''을 더했기 때문이다. 즉전기 생산량만을 고려하면 카르노 기관보다 열효율이 높지 않다. 애초에 카르노 기관은 열기관의 이론적 최적 효율을 계산할 때 사용하는 이상기관이다. 열병합발전소는 난방수 등 열을 다른 에너지로 전환하지 않고, 다른 형태의 열에너지로 직접 공급하기에 카르노 기관을 통한 해석의 적용대상이 아니다.
1990년대 1기 신도시 건설과 더불어, 1기 신도시 시점과 맞물려서 건설되기 시작한 한국의 열병합 발전소는 대부분 쓰레기 소각도 겸하고 있다. 목동의 열병합발전소가 그 예로, 지역 쓰레기를 모두 모아 다이옥신 등의 '''불완전연소로 인한 독성물질이 생기지 못하는 700°C 이상으로 소각한다'''. 태워진 재는 원래의 쓰레기 부피보다 매우 작아져서 매립지 효율을 높인다고 한다. 소각하면서 생성된 전기와 온수는 열이 차폐된 특수 파이프를 통해 지역에 공급하는데, 인근지역의 아파트나 공공시설에 온수를 싸게 공급해 난방도 저렴하다고 한다. 이때 공급되는 중온수는 115°이상의 고온[7]이라 사람에 직접 노출 시 즉사할만큼 무척 위험하다. 대표적인 인명 사고의 예시가 고양 백석동 온수배관 파열 사고. 소각장 기능은 열병합발전소 유효기간이 연장될 경우에는 계속 사용할 수 있지만, 지역사회와의 합의를 이루지 못해 만료를 앞둘 경우 소각장 기능을 만료 5~10년 전부터 중단한다.
열병합발전소가 쓰레기소각장을 겸하는 경우 엄청난 님비를 맞는데, 보통 택지개발을 할 때 강제적으로 끼워넣는 방식으로 해결한다. 그러나 소각장을 겸한 열병합발전소는 유효기간이 30년이라 유효기간 만료가 가까워지면 이때 엄청난 님비를 맞는다. 고양 백석동 온수배관 파열 사고를 빚었던 고양열병합발전소(곡산역)[8]가 대표적인 사례. 2024년에 유효기간이 끝나는데 열병합발전소 바로 옆에 들어선 일산 와이시티 주민들이 '''연장 절대 반대, 즉각 철거'''를 요구하는 형편이다.
1. 개요
한 가지 연료를 태워서 전기와 열, 둘 이상의 에너지를 동시에 얻는 방식을 열병합발전이라고 한다.
전기를 만들 때 가장 대표적인 방식이 화력발전인데, 화석연료[1]를 연소해서 생기는 열의 3분의 1 정도만 전기로 변환되고, 나머지 3분의 2는 버려진다.[2][3] 이때 나오는 열을 버리지 않고 모아서 난방 열로 이용하는 난방 방식을 지역난방이라고 하며, 100°이상의 중온수를 이용해 냉방하는 방식을 지역냉방[4]이라고 한다. 이 발전 방식으로 열과 전기 모두를 생산하고 판매하는 발전소를 열병합발전소라고 한다. 또한 이런 열병합발전소나 쓰레기 소각장 등에서 발생한 에너지를 여러 사용자(아파트, 상업 시설, 공장 등)에게 공급하는 사업을 집단에너지 사업이라 한다. 대표적인 사업자로 산업통상자원부 산하의 한국지역난방공사가 있다. 현재 열병합발전소를 운영하거나 열원을 연계받아 민간 및 산업단지에 공급하는 사업자가 꾸준히 늘어나는 추세이다. [5]
일반적인 화력 발전의 경우 열효율이 40%가량 난다. 반면 열병합 발전에서는 전기에너지로 28%만이 변환되고 나머지 59%가량을 증기 에너지로 활용할 수 있다. 따라서 이론적으로는 열효율이 80%~85%정도까지 높아질 수 있다. 다만 이 수치는 같은 온도의 카르노 기관의 효율[6]보다 높은 수치를 보이기 때문에 오해할 수 있는데, 열효율을 계산할 때 '''전기에너지로 전환된 기계에너지(열 기관) + 기계에너지로 전환되지 않은, 온수나 난방으로 사용될 수 있는 폐열(잔열)'''을 더했기 때문이다. 즉전기 생산량만을 고려하면 카르노 기관보다 열효율이 높지 않다. 애초에 카르노 기관은 열기관의 이론적 최적 효율을 계산할 때 사용하는 이상기관이다. 열병합발전소는 난방수 등 열을 다른 에너지로 전환하지 않고, 다른 형태의 열에너지로 직접 공급하기에 카르노 기관을 통한 해석의 적용대상이 아니다.
2. 소각장
1990년대 1기 신도시 건설과 더불어, 1기 신도시 시점과 맞물려서 건설되기 시작한 한국의 열병합 발전소는 대부분 쓰레기 소각도 겸하고 있다. 목동의 열병합발전소가 그 예로, 지역 쓰레기를 모두 모아 다이옥신 등의 '''불완전연소로 인한 독성물질이 생기지 못하는 700°C 이상으로 소각한다'''. 태워진 재는 원래의 쓰레기 부피보다 매우 작아져서 매립지 효율을 높인다고 한다. 소각하면서 생성된 전기와 온수는 열이 차폐된 특수 파이프를 통해 지역에 공급하는데, 인근지역의 아파트나 공공시설에 온수를 싸게 공급해 난방도 저렴하다고 한다. 이때 공급되는 중온수는 115°이상의 고온[7]이라 사람에 직접 노출 시 즉사할만큼 무척 위험하다. 대표적인 인명 사고의 예시가 고양 백석동 온수배관 파열 사고. 소각장 기능은 열병합발전소 유효기간이 연장될 경우에는 계속 사용할 수 있지만, 지역사회와의 합의를 이루지 못해 만료를 앞둘 경우 소각장 기능을 만료 5~10년 전부터 중단한다.
열병합발전소가 쓰레기소각장을 겸하는 경우 엄청난 님비를 맞는데, 보통 택지개발을 할 때 강제적으로 끼워넣는 방식으로 해결한다. 그러나 소각장을 겸한 열병합발전소는 유효기간이 30년이라 유효기간 만료가 가까워지면 이때 엄청난 님비를 맞는다. 고양 백석동 온수배관 파열 사고를 빚었던 고양열병합발전소(곡산역)[8]가 대표적인 사례. 2024년에 유효기간이 끝나는데 열병합발전소 바로 옆에 들어선 일산 와이시티 주민들이 '''연장 절대 반대, 즉각 철거'''를 요구하는 형편이다.
3. 대한민국의 열병합 발전소 사업자
- 한국지역난방공사: 한국전력의 발전자회사들과 같이 들어가는 경우가 많다. 열병합발전소를 같이 짓고 발전업무는 한전 자회사들이, 열공급은 지역난방공사가 겸업하는 식이다. 대한민국 열병합 발전소의 80%를 차지한다.
- GS파워
- 인천종합에너지
- 서울에너지공사
- 한국토지주택공사
- 인천공항에너지
- 위례에너지서비스
- 수완에너지
- 대륜발전
- 나래에너지서비스
- 별내에너지
- 부산정관에너지
- 씨엔씨티에너지
- 대구그린파워
- 미래엔인천에너지
- 삼천리
- 제이비
- 춘천에너지
- 안산도시개발
- 삼성물산
- 대성에너지
- 티피피
- 대성산업
[1] 석탄, 석유가 가장 많이 쓰이고, 그 외에 천연가스, 원자력 발전 등 소모적인 연료가 국내 전기 총 생산량의 9할을 넘게 차지한다.[2] 가스터빈을 이용하는 발전소의 경우 남은 폐열이 500℃ 이상이다.[3] 발전소의 온배수는 대부분 바다나 강가에 버린다. 이 고온 폐수는 다양한 환경 문제를 일으킨다. 수온 상승으로 해양 생태계를 파괴할 뿐 아니라, 거품을 없애기 위해서 타는 유독한 소포제는 어패류 뿐 아니라 인간에게도 해롭다.[4] 원리가 조금 복잡하나, 쉽게 생각하자면 기화열로 냉방하는 방식이다.[5] 그러나 한국지역난방공사, GS파워 등 자체 발전소를 가진 몇몇 대형 사업자를 빼고는 몇년째 적자라 심히 안습이다.[6] 열기관이 가질 수 있는 최대 효율이다.[7] 압력을 높여서 공급하기에 통상적인 끓는점보다 높은 온도로 전달될 수 있는것이다. [8] 2014년까지 쓰레기 소각장 기능을 같이 하다가 유효기간을 10년 남기면서부터는 쓰레기 소각 기능을 중단하고 부득이하게 천연가스만 태우고 있다. 일산 와이시티 입주 예정자(2016년 실입주)들이 쓰레기 소각 중단을 강하게 요구하면서 한국지역난방공사가 두손 들었기 때문이다. 발전소 연장이 확정되어야 쓰레기 반입이 가능하다.