발전기 - H2 System

대용량 발전기에서 수소(H2) 가스는 냉각 매체로 널리 사용됩니다. 수소는 높은 열 전도성과 낮은 밀도로 인해 발전기 내부의 열을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 그러나 수소는 가연성이 강하고 폭발 위험이 있기 때문에 안전한 제어와 순도 유지를 위한 H2 시스템이 필수적입니다. 이번 글에서는 발전기 H2 가스 시스템의 구성 요소와 작동 원리에 대해 설명하고자 합니다.

H2 가스 시스템의 주요 구성 요소

1. Hydrogen Cooler

 

Hydrogen Cooler는 발전기 내부의 수소를 냉각하는 역할을 합니다. 일반적으로 Closed Cooling Water와 열교환을 통해 수소의 온도를 안정화시켜 발전기 내부 온도를 유지하고 안정성을 보장합니다. 이는 발전기 성능을 최적화하고 긴 수명을 유지하는 데 중요합니다.

 

2. H2 Gas Supply Unit

 

H2 Gas Supply Unit는 발전기 내부의 수소 가스 압력을 일정하게 유지하기 위해 수소를 공급하는 장치입니다. 발전기 내에서 수소가 소비되면 일정한 압력을 유지하기 위해 추가적인 수소 공급이 필요합니다. 이를 통해 발전기의 효율적이고 안전한 운전을 보장합니다.

 

3. Inert Gas System

 

Inert Gas System은 수소를 충진하거나 배출할 때 공기와의 접촉을 피하기 위해 CO2나 N2와 같은 불활성 가스를 함께 공급합니다. 이는 수소와 공기의 혼합을 방지하여 발전기 내에서의 폭발 가능성을 줄입니다. Inert Gas System은 발전기의 안전성을 높이는 중요한 역할을 합니다.

 

4. H2 Pressure Regulator

 

H2 Pressure Regulator는 고압 H2 실린더에서 저장된 수소의 압력을 조절하여 발전기에 적합한 압력으로 변환합니다. 이는 발전기 내부에서 안전하게 수소를 사용하기 위해 필수적입니다. 적절한 압력 조절을 통해 수소의 안정적이고 효율적인 공급이 가능합니다.

 

5. H2 Gas Dryer

 

H2 Gas Dryer는 발전기 내부의 수소 가스를 건조시켜 수분을 제거합니다. 이는 발전기 내부에서의 수분 증발을 방지하고 안정적인 운전을 유지하는 데 중요합니다. 수분이 축적되면 발전기 성능 저하와 부식 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 건조 과정이 필수적입니다.

 

6. H2 Supervisory System

 

H2 Supervisory System은 발전기의 정상 운전 및 수소 교체 작업 시 수소의 순도를 측정하고 모니터링합니다. 일반적으로 H2, CO2, O2 등의 가스를 측정하여 안전한 운전을 유지합니다. 수소의 순도가 높아야 효율적인 냉각과 안전한 운전이 가능하기 때문에 이 시스템은 매우 중요합니다.

출처 : www.mitsubishielectric.com

발전기 기동 전 가스 충진 절차

발전기를 기동하기 전에 내부에 수소를 충진하는 과정이 필요합니다. 이 과정에서 공기와 수소의 접촉을 피하여 폭발을 방지하는 것이 매우 중요합니다.

 

1. Air 치환 : H2 충진 이전에 발전기 내부의 공기를 CO2로 치환합니다. 이는 수소와 공기의 접촉을 방지하여 폭발 위험을 줄입니다.

2. H2 충진 : CO2로 치환이 완료된 후에 수소를 충진합니다. 이는 안전한 환경에서 수소를 사용하기 위함입니다.

발전기 유지 보수 시 가스 충진 절차

발전기 유지 보수를 위해 충진된 수소를 배출해야 하는 경우에도 기동 전 가스 충진 절차와 유사한 과정이 필요합니다.

 

1. H2 배출 : 유지 보수를 위해 발전기 내부의 수소를 배출합니다.

2. CO2 치환 : H2를 배출한 후 CO2로 치환합니다. 이는 수소와 공기의 접촉을 방지하기 위함입니다.

3. CO2 배출 : CO2를 배출하여 발전기 내부를 공기로 채웁니다. 이 과정은 안전한 유지 보수를 위해 필수적입니다.

결론

발전기 H2 가스 시스템은 발전기의 효율성과 안전성을 보장하기 위해 필수적인 요소입니다. Hydrogen Cooler, H2 Gas Supply Unit, Inert Gas System, H2 Pressure Regulator, H2 Gas Dryer, H2 Supervisory System 등의 구성 요소는 각각의 역할을 통해 발전기 내부의 열을 효과적으로 제거하고 안전한 운영을 지원합니다. 또한, 기동 전 및 유지 보수 시 가스 충진 절차를 통해 발전기의 안전성을 극대화할 수 있습니다.