가스 터빈 발전의 특징과 종류

 가스 터빈 발전은 공기를 압축기로 압축해서 가열하고, 연소기에서 연료가스와 혼합하여 연소시킨다. 여기서 얻어진 고온, 고압의 가스를 가스터빈에서 팽창시킴으로써 동력을 발생시키고, 발생된 동력을 이용해 발전기를 돌려 전력을 생산한다. 가스 터빈 발전은 크게 압축기, 연소기, 가스 터빈 및 발전기로 구성되는데 보다 자세한 가스 터빈 발전의 특징과 종류를 알아본다.

1. 가스 터빈 발전의 특징

가스터빈은 공기와 연료가스의 혼합 기체를 연소실 내에서 연소시켜 얻은 고온 가스를 직접 런너에 작용시킴으로써 회전력을 얻는 터빈으로 다음과 같은 장, 단점이 있다.

1) 가스 터빈 발전의 장점

- 운전, 조작이 간단하다.

- 구조가 간단하여 신뢰도가 높다.

- 별도의 물 처리가 필요 없으며 냉각수량도 적다.

- 설치장소의 선정이 자유롭다.

- 건설기간이 짧고 이설도 가능하다.

2) 가스 터빈 발전의 단점

- 가스온도가 높기 때문에 내열비용이 많이 든다.

- 열효율은 내연력 발전이나 기력발전에 비해 떨어진다.

- 공기량이 많으므로 압축하는데 드는 에너지가 크다.

- 외기온도와 대기압의 영향을 받는다.

2. 가스 터빈 발전의 종류

1) 개방 사이클 가스 터빈 발전

개방 사이클에서는 공기 압축기로 압축된 공기를 연소실로 보낸다. 여기서 연료를 연소시켜 고온, 고압 가스를 만들어 가스 터빈으로 보내 단열팽창에 의해 터빈을 구동시킨 후 배기는 대기 중으로 방출하는 형식이다.

열효율을 향상시키기 위해 고압 터빈에서 배기 된 가스를 재열기로 보내어 다시 연료를 분사해서 연소시키고, 이렇게 재열 된 가스를 다음 저압 터빈으로 보내는 재열방식을 사용하기도 한다. 

또한 공기 압축기를 2단으로 나누고 제 1단과 2단 사이에 냉각기를 설치하여 고온으로 된 압축공기를 냉각시킨 다음, 제 2단으로 보내주면 압축에 요하는 동력을 절약할 수 있기 때문에 대용량의 가스 터빈은 이러한 구조로 만든다.

2) 밀폐 사이클 가스 터빈 발전

밀폐 사이클은 공기를 압축기에서 고압으로 압축한 후 다시 공기 가열기에서 연료를 연소시켜 가열하게 된다. 가열된 고온, 고압의 공기는 터빈으로 보내져 터빈을 구동한 후 배기는 열교환기를 거쳐 다시 압축기로 보내져 순환하게 된다.

밀폐 사이클은 작동유체가 연소가스와 차단되고 있으므로 임의의 압력을 채용할 수 있다. 따라서 고압을 채용하는 경우 기기의 소형화가 가능하므로 출력이 큰 가스 터빈에 적합한 방식이다.