열병합발전 주설비선정 방법론 연구

Abstract

본 논문은 열병합발전소 건설 프로젝트와 관련하여 발주자 엔지니어링이라고 불리는 "기획을 위한 설계"의 방법론에 대한 연구이다. 또한, 본 연구는 발주자 엔지니어링의 다양한 목적 중에서 가스터빈, 스팀터빈, 배열회수보일러, 축열조와 같은 주기기 선정에 한정하여 수행하였다. 발전소 건설 분야에 있어서 프로젝트 시작 이후의 주기기 형식과 용량에 대한 변경은 막대한 규모의 비용이 수반되므로 초기 기획단계에서 최적 형식과 적정 용량을 선정하는 것은 매우 중요하다. 그러나 이런 주설비선정의 중요성에도 불구하고, 기획담당자들은 이 과정을 소홀히 여겨왔는데, 그 결과 준공 후 열과 전력의 판매에서 손실이 불가피한 상황이 발생하였고, 결국 신규 열병합발전소 건설 사업의 경제성을 저하시키는 요인이 되었다. 이런 문제점은 운영방법이나 부분적인 설비의 개선으로는 완전히 해결할 수 없다는 점에서 더욱 심각하다. 본 논문에서는 이와 같은 기존 설계를 개선하기 위하여 유사한 발전소들의 운영실적 데이터를 기반으로 한 종합 분석 절차를 도입할 것을 제시하였다. 종합 분석은 시계열 분석, 사례 연구, 도식적 해석, 시나리오 분석, 경제성 평가 등의 세부 절차로 구성된다. 먼저, 시계열 분석과 사례연구는 역사적인 데이터를 분석하는 절차이다. 이는 수요와 공급 측의 데이터를 확보하여 분석함으로써 설비선정단계에서부터 운영 환경을 고려하기 위해 필요한 과정이다. 특히, 사례연구는 기존 설비의 운영사례로부터 문제점과 개선안을 도출함으로써 설비선정의 방향을 결정할 수 있도록 한다. 그리고 도식적 해석에서는 예측된 열부하 데이터를 분석하여 다양한 설비의 형식과 용량에 대한 후보안들을 선정한다. 이를 위해 앞선 과정에서 도출된 결과를 참고하여 열부하누적곡선을 해석하도록 제시하였으며, 전력시장제도와 설비의 기술적 특성 자료 등을 추가로 고려하였다. 다음으로 산출된 안들의 타당성이 시나리오 분석의 과정에서 검증된다. 일간 또는 수일간의 발전운영을 시뮬레이션하여 각 후보안들의 적정성을 확인하고 보완한다. 이 과정을 통해 적정하지 못한 안들은 후보에서 제외된다. 마지막 절차는 시나리오 분석을 마친 후보안들에 대한 경제성 분석이다. 수익, 비용과 같은 경제적 측면을 후보안별로 평가함으로써 최종적인 설비의 형식과 용량이 선정된다. 이와 같은 과정을 통해 결정된 설비 선정안은 역사적으로 확인된 문제점을 해결하고 미래의 운영시나리오까지를 분석하여 도출되었으므로 최상의 안이라 할 수 있을 것이다.