게시판 > 질답게시판 > 에너지환산인자 860 kcal/kwh와 2,500 kcal/kwh

스테파노 Stefano

07-08-10 01:34

(1) 860 kcal/kWh=1
에너지 전환 효율을 고려하지 않고(아니 효율이 100%라고 보고) 단순히 에너지단위를 환산하기 위한 단위환산계수 입니다.
유효숫자를 늘인 보다 정확한 환산계수는 아래와 같습니다. 이 값이 나오게 되는 근거가 됩니다.

1 kcal =4.184! kJ...(1), 1kWh=1kW*3600s = 1(10^3)*(J/s)*3600s=3600 kJ...(2)
(1)/(2) =1kcal/1kWh=4.184 kJ/300 kJ = 4.184/3600,
==>3600/4.184 kcal/kWh =1 =860.420650....kcal/kWh...............................(3)

(2) 에너지 관리공단에서 어느 목적으로 사용되는지 알아보지 않았지만
세계에너지회의(WEC, World Energy Council)에서 사옹하는 발전 소요 (1차)에너지값은 다음과 같습니다.
(출처:http://www.kier.re.kr/kor/ener/02_general/read.jsp)

1,000 kWh(1차에너지)=9.36 GJ = 2,236 kcal..............................................(4)

예전에 사용하던 2500 kcal/kWh은 아마 원유 1 ton의 열량이 개략 10 Gcal이고 4000kWh의 전력을 생산할 수 있다고 본 환산계수인 것 같습니다. 이값을 2,150 kcal/kWh로 변경했다고 하는데 근거가 뭔지 필자도 궁금합니다. 이는 아마도..

Steam Turbine 대신 Gas Turbine의 사용이 늘었다는 의미일 것으로 봅니다. 원자력(42% 의 효과라고 한다면 그보다 훨씬 원단위가 되겠지요. 대신..

발전 단가를 계상할때 소요되는 에너지를 줄임으로써 연료원단위(1kWh 발전량에 소요되는 에너지량)를 낮춤으로써 효율을 높이도록 유도하기 위해서, 아니면 연료 원단위를 낮게 잡음으로써 한전에 역송전 하는 전력단가(즉 한전에 전력을 파는 단가)를 낮추기 위한 목적으로 조정한 수치일 것으로 판단됩니다. 만일 그렇다면 전력발전회사측으로 보면 불리해졌다는 의미가 됩니다.

참고로 한국에너지기술연구소의 홈페이지에 있는 환산계수를 소개합니다. (괄호내는 필자의 Comment입니다.)
http://www.kier.re.kr/kor/ener/02_general/read.jsp

1칼로리(cal)= 4.196 J (4.184 J의 오타로 보임)
1 tce= 0.697 toe (1t coal = 0.697 t Crude Oil)
1쥴(J)= 0.239cal (1cal = 4.184J이라면 1J=1/4.184J = 0.2390057 J, 이 값은 제대로 쓴 것으로 보임)
천연가스 1000m3= 0.857 toe (NG 1000 m3 = 0.857 ton Crude Oil 이라는 의미)

1석유환산톤(LHV)= 42GJ=1toe (원유 1kg의 발열량 =42000 kJ 이라는 의미, 1cal=4.184J이라면 원유 kg당 10038 kcal가 됨)
1000kWh(1차에너지)= 0.223 toe (1000 kWh에 원유 0.223톤 소요된다는 의미, 원유발열량은 아래 참조)

1석유환산톤(LHV)= 29.3 GJ=1 tce (이는 "석탄"의 오타임, 석탄의 저위발열량은 7000 kcal (LHV)/kg Coal)
땔나무 1톤= 0.380 toe (땔나무 1톤은 원유 0.38톤과 같다는 의미. 나무를 함부로 태워 없애지 맙시다.)

천연가스 1000m3= 36GJ
우라늄 1톤(재래식원자로)= 10,000 toe

1000kWh(1차에너지)= 9.36 GJ (이 수치와 1 cal=4.184 J임을 감안 하면 전력생산에너지 소요량은 2237 kcal/kWh)
우라늄 1톤(고속 증식로)= 500,000 toe (재래식에 비해 고속증식로는 50배 효율이 향상 되었다는 의미??)

1 toe= 10,034 Mcal (원유 1톤의 발열량, 원유 LHV = 10,000 kcal/kg Crude Oil)
석유 1배럴 (Bbl)= 약 0.136 톤

1 tce= 7,000 Mcal (tce=Ton Coal Equivalent, 석탄 1톤은 7G cal, 혹은 석탄의 LHV=7000 kcal/kg Coal의 의미)
1 ft3= 0.0283m3

천연가스 1000m3= 8,600Mcal

1000kWh (1차에너지)= 2,236 Mcal (이 수치를 질문에서의 수치와 비교해 보세요)

(수년전에 에너지기술연구원의 홈페이지에서의 오류를 지적한 바 있었는데 아직도 오타가 남아 있는 것으로 보입니다. )

(3) STG와 GTG...스팀터빈발전기(Steam Turbine Generator)사용을 중단하고 가스터빈발전기(Steam Turbine Generator)를 사용하는 것으로 보입니다만..

GTG 배가스를 연소용 공기로 사용하는 것이 아니고 연소용 공기 예열에 사용된다는 의미겠지요.
GTG 는 연료로 스팀을 만들어 발전하는 대신 직접 가스터빈을 사용하기 때문에 효율이 증가했을텐데

에너지 절감 효과를 보려면 예전에 사용하던 에너지 량과 현재의 에너지 사용량을 비교해 보면 될 것입니다 .
우선 2500 kcal/kWh라는 수치는 잊어버리시고..

NG를 (위의 (2)항에서 언급된 "1차에너지"로 간주하고 발전에 소요되는 에너지를 계산해 보면

1차에너지 소요원단위 = 2237 kcal/kWh....(2)항 참조...이를 국제 표준이라고 하고 이를 기준으로 하고,
귀사의 GTG 의 소요원단위 = 3000 kcal/kWh 이라고 하고 이중 40%를 NCC Heater에서 회수하고 있다면

발전소요 에너지 원단위 = 3000 kcal*(100%-40%)/kWh = 1800 kcal/kWh .....(5)

이는 일반적 소요 원단위 2237 kcal/kWh 의 80.5 % 정도밖에 안되고 있습니다.
3000 kcal의 60%를 발전에 사용하고 나머지 40%를 NCC Heater에서 모두 열회수하고 있다는 이야기인데..

Flue Gas의 온도를 상온이 될 때까지 거의 모든 열을 회수해서 공정에 사용하고 있지 않으면 불가능한 수치로 보입니다.

(4)Energy Balance를... 정밀하게 검토해서

총 연료소요량*연료저위발열량을 투입에너지로 보고 이로부터 회수되는 Turbine 발전기의 전력과 Heater에서 회수하는 에너지량을 정밀하게 분석해 보도록 하세요. GTG의 발전효율을 정확히 계산하려면 Heater에서 회수된 열량을 정확히 알아야 할 것입니다 .

GTG 발전효율, % = (발전전력량, kWh*860 kcal/kWh)/{(총투입연료량*연료저위발열량, kcal - Heater 회수 열량, kcal)-Flue Gas로 회수되지 않고 달아나는 열량, kcal -발전기 이외에서의 열손실, kcal)}*100% ................(6)

(1) 860 kcal/kWh=1
에너지 전환 효율을 고려하지 않고(아니 효율이 100%라고 보고) 단순히 에너지단위를 환산하기 위한 단위환산계수 입니다.
유효숫자를 늘인 보다 정확한 환산계수는 아래와 같습니다. 이 값이 나오게 되는 근거가 됩니다.

1 kcal =4.184! kJ...(1),  1kWh=1kW*3600s = 1(10^3)*(J/s)*3600s=3600 kJ...(2)
(1)/(2) =1kcal/1kWh=4.184 kJ/300 kJ = 4.184/3600, 
==>3600/4.184 kcal/kWh =1 =860.420650....kcal/kWh...............................(3)

(2) 에너지 관리공단에서 어느 목적으로 사용되는지 알아보지 않았지만
세계에너지회의(WEC, World Energy Council)에서 사옹하는 발전 소요 (1차)에너지값은 다음과 같습니다.
(출처:http://www.kier.re.kr/kor/ener/02_general/read.jsp)

1,000 kWh(1차에너지)=9.36 GJ = 2,236 kcal..............................................(4)

예전에 사용하던 2500 kcal/kWh은 아마 원유 1 ton의 열량이 개략 10 Gcal이고 4000kWh의 전력을 생산할 수 있다고 본 환산계수인 것 같습니다.  이값을 2,150 kcal/kWh로 변경했다고 하는데 근거가 뭔지 필자도 궁금합니다.   이는 아마도..

Steam Turbine 대신 Gas Turbine의 사용이 늘었다는 의미일 것으로 봅니다.  원자력(42% 의 효과라고 한다면 그보다 훨씬 원단위가 되겠지요. 대신..

발전 단가를 계상할때 소요되는 에너지를 줄임으로써 연료원단위(1kWh 발전량에 소요되는 에너지량)를 낮춤으로써 효율을 높이도록 유도하기 위해서,  아니면 연료 원단위를 낮게 잡음으로써 한전에 역송전 하는 전력단가(즉 한전에 전력을 파는 단가)를 낮추기 위한 목적으로 조정한 수치일 것으로 판단됩니다.  만일 그렇다면  전력발전회사측으로 보면 불리해졌다는 의미가 됩니다.  
 
참고로 한국에너지기술연구소의 홈페이지에 있는 환산계수를 소개합니다. (괄호내는 필자의 Comment입니다.)
http://www.kier.re.kr/kor/ener/02_general/read.jsp

1칼로리(cal)= 4.196 J  (4.184 J의 오타로 보임) 
 1 tce= 0.697 toe       (1t coal  =  0.697 t Crude Oil) 
 1쥴(J)= 0.239cal        (1cal = 4.184J이라면  1J=1/4.184J = 0.2390057 J, 이 값은 제대로 쓴 것으로 보임)    
 천연가스 1000m3= 0.857 toe (NG 1000 m3 = 0.857 ton Crude Oil 이라는 의미)
 
1석유환산톤(LHV)= 42GJ=1toe (원유 1kg의 발열량 =42000 kJ 이라는 의미, 1cal=4.184J이라면 원유 kg당 10038 kcal가 됨) 
1000kWh(1차에너지)= 0.223 toe  (1000 kWh에 원유 0.223톤 소요된다는 의미, 원유발열량은 아래 참조)

1석유환산톤(LHV)= 29.3 GJ=1 tce  (이는 "석탄"의 오타임, 석탄의 저위발열량은 7000 kcal (LHV)/kg Coal)
 땔나무 1톤= 0.380 toe (땔나무 1톤은 원유 0.38톤과 같다는 의미.  나무를 함부로 태워 없애지 맙시다.)
 
천연가스 1000m3= 36GJ 
 우라늄 1톤(재래식원자로)= 10,000 toe
 
1000kWh(1차에너지)= 9.36 GJ   (이 수치와 1 cal=4.184 J임을 감안 하면  전력생산에너지 소요량은  2237 kcal/kWh)  
우라늄 1톤(고속 증식로)= 500,000 toe (재래식에 비해 고속증식로는 50배 효율이 향상 되었다는 의미??)
 
1 toe= 10,034 Mcal  (원유 1톤의 발열량,  원유 LHV = 10,000 kcal/kg Crude Oil) 
석유 1배럴 (Bbl)= 약 0.136 톤
 
1 tce= 7,000 Mcal (tce=Ton Coal Equivalent,  석탄 1톤은 7G cal, 혹은 석탄의 LHV=7000 kcal/kg Coal의 의미)
1 ft3= 0.0283m3
 
천연가스 1000m3= 8,600Mcal

1000kWh (1차에너지)= 2,236 Mcal  (이 수치를 질문에서의 수치와 비교해 보세요)
  
(수년전에 에너지기술연구원의 홈페이지에서의 오류를 지적한 바 있었는데 아직도 오타가 남아 있는 것으로 보입니다. )

(3) STG와 GTG...스팀터빈발전기(Steam Turbine Generator)사용을 중단하고 가스터빈발전기(Steam Turbine Generator)를 사용하는 것으로 보입니다만..

GTG 배가스를 연소용 공기로 사용하는 것이 아니고 연소용 공기 예열에 사용된다는 의미겠지요.
GTG 는 연료로 스팀을 만들어 발전하는 대신 직접 가스터빈을 사용하기 때문에 효율이 증가했을텐데

에너지 절감 효과를 보려면 예전에 사용하던 에너지 량과 현재의 에너지 사용량을 비교해 보면 될 것입니다 .
우선 2500 kcal/kWh라는 수치는 잊어버리시고..

NG를 (위의 (2)항에서 언급된 "1차에너지"로 간주하고 발전에 소요되는 에너지를 계산해 보면

1차에너지 소요원단위 = 2237 kcal/kWh....(2)항 참조...이를 국제 표준이라고 하고 이를 기준으로 하고,
귀사의 GTG 의 소요원단위 = 3000 kcal/kWh 이라고 하고 이중 40%를 NCC Heater에서 회수하고 있다면

발전소요 에너지 원단위 = 3000 kcal*(100%-40%)/kWh = 1800 kcal/kWh .....(5)

이는 일반적 소요 원단위 2237 kcal/kWh 의 80.5 % 정도밖에 안되고 있습니다.  
3000 kcal의 60%를 발전에 사용하고 나머지 40%를 NCC Heater에서 모두 열회수하고 있다는 이야기인데..

Flue Gas의 온도를 상온이 될 때까지 거의 모든 열을 회수해서 공정에 사용하고 있지 않으면 불가능한 수치로 보입니다.

(4)Energy Balance를... 정밀하게 검토해서

총 연료소요량*연료저위발열량을 투입에너지로 보고 이로부터 회수되는 Turbine 발전기의 전력과 Heater에서 회수하는 에너지량을 정밀하게 분석해 보도록 하세요.  GTG의 발전효율을 정확히 계산하려면 Heater에서 회수된 열량을 정확히 알아야 할 것입니다 .

GTG 발전효율, % = (발전전력량, kWh*860 kcal/kWh)/{(총투입연료량*연료저위발열량, kcal - Heater 회수 열량, kcal)-Flue Gas로 회수되지 않고 달아나는 열량, kcal -발전기 이외에서의 열손실, kcal)}*100% ................(6)

야브롱 jyg0102

07-08-10 08:30

답변을 이렇게 빨리 주셔서 감사합니다.
에너지 환산계수가 하나 더 들었습니다.

860 kcal/kwh (이론 에너지 환산계수)
2,150 kcal/kwh (현재 한국 발전 소요에너지)
2,236 kcal/kwh (세계 표준 발전 소요에너지)
2,500 kcal/kwh (예전 한국 발전 소요에너지)

나름대로 다 특징이 있고 계산과정이 명백합니다. 열기관이라는 개념에서 계산을 자세히 해보도록
하겠습니다.