디젤, 가솔린, 가스터빈 엔진 발전기의 특징과 대용량 적합성 비교

디젤, 가솔린, 가스터빈 엔진 발전기의 특징과 대용량 적합성 비교

 

■ 발전기 종류

 

1. 디젤 엔진 (Diesel Engine)
  1) 자가 발전설비로 가장 많이 이용, 중용량에 적합
    - 디젤 엔진은 중용량 발전기에서 자주 사용되며, 자가 발전설비에 널리 활용됩니다. 

    -  특히, 상용 발전기와 비상 발전기에서 많이 사용됩니다.
  2) 구성
    -  디젤 엔진은 엔진, 기동장치, 냉각장치, 윤활장치, 급유장치, 배기장치 등 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다.

    -  각 구성 요소가 함께 작동하여 엔진의 효율성을 높이고, 안정적인 운용을 지원합니다.
  3) 연료
    -  경유 또는 중유를 연료로 사용합니다.

    -  디젤 연료는 높은 에너지 밀도를 제공하며, 연료 비용이 상대적으로 저렴하여 경제적인 장점이 있습니다.
  4) 작동 원리
    -  디젤 엔진은 흡입-압축-폭발-배기 4행정으로 구성되어 있으며, 회전속도가 맥동적입니다.

        ** 맥동적 : 엔진 회전이 일정하지 않고, 주기적으로 변화하는 특성을 의미합니다.

            이는 엔진 내에서 연료가 압축되어 폭발하는 방식에 의해 발생하는 진동과 같은 변화를 포함합니다.

 

 

 

2. 가솔린 엔진 (Gasoline Engine)
  1) 구성과 행정
    -  가솔린 엔진은 디젤 엔진과 구성과 행정이 동일하지만, 차이점은 연료로 휘발유를 사용한다는 점입니다.

    -  기본적인 작동 원리는 동일하며, 흡입-압축-폭발-배기 4행정으로 이루어져 있습니다.
  2) 특징
    -  소형, 소용량, 저효율 등의 특징을 가지고 있으며, 이동용 발전기나, 양호한 기동 특성이 요구되는 경우에 적합합니다.     -  휘발유 엔진은 기동성이 뛰어나며, 빠른 시작과 쉬운 유지보수가 장점입니다.

    -  주로 소형 발전기나 이동식 발전기에서 사용됩니다.

 

 

 

3. 가스터빈 엔진 (Gas Turbine Engine)
  1) 열효율과 가격
    -  가스터빈 엔진은 디젤 엔진에 비해 열효율이 떨어지고 가격이 비쌉니다.

    -  하지만 대용량 발전에서 안정적이고 효율적인 전력 공급을 제공합니다.
  2) 소음과 냉각수
    -  가스터빈 엔진은 소음이 적고, 냉각수가 필요 없으며, 회전속도가 균일하여 발전되는 전기의 품질과 신뢰성이

        높습니다.

    -  이 특성 덕분에 전력 품질을 중시하는 대형 발전소에 적합합니다.
  3) 대용량에 사용
    -  1000kW 이상의 대용량 발전에 주로 사용됩니다. 대형 산업시설이나 발전소에서 전력 공급을 위해 널리 활용됩니다.
  4) 구성
    -  가스터빈 엔진은 압축기, 연소기, 터빈, 연료공급장치, 배기장치 등으로 구성됩니다.

    -  각 구성 요소가 상호작용하여 고속 회전하며, 연속적인 에너지를 생성합니다.
  5) 작동 원리
    -  가스터빈 엔진은 흡입-압축-연소-팽창-배기 5단계 동작으로 이루어져 있으며, 회전속도가 연속적입니다.

    -  이 방식은 고속 회전이 가능하여 안정적이고 균일한 전력 공급을 제공합니다.

 

 

 

■ 대용량에 적합한 발전기

 

1. 디젤 엔진 발전기이 대용량에 적합하지 않은 이유 (일부 한계)
  1) 운영 한계
    -  디젤 엔진 발전기는 중용량(수십 ~ 수백 kW)에서는 효율적이지만, 대용량(수천 ~ 수만 kW)에서는

        가스터빈이나 증기터빈에 비해 효율성이 떨어집니다.
    -  고속 회전에 의한 기계적 스트레스가 증가하여 대형 발전기에서의 안정성을 확보하기 어렵습니다.
  2) 복잡성
    -  대용량 디젤 엔진 발전기는 연료 공급, 냉각 시스템, 배기 시스템 등이 대규모로 복잡해지고, 공간과 비용이 많이

       듭니다.
  3) 연료 비용 및 환경 문제
    -  디젤 연료는 대용량 운영에서 비용이 증가하며, 배기가스 배출이 많아 환경 규제에 부합하기 어려울 수 있습니다.

 

 

 

2. 가솔린 엔진 발전기가 대용량에 적합하지 않은 이유
  1) 연료 특성
    - 가솔린은 휘발성이 높아 대용량 발전기에서의 연료 소비와 저장이 비효율적입니다.
    -  에너지 밀도가 낮아 연료 소모가 많아지고, 큰 용량을 운영하려면 높은 연료비가 발생합니다.
  2) 내구성과 효율성
    -  가솔린 엔진은 열효율이 낮아, 대용량 발전을 위해 필요한 연속적인 고출력을 견디기 어렵습니다.
    -  높은 회전 속도에서 작동하므로, 엔진 마모가 빠르고, 유지보수 빈도가 높습니다.
  3) 경제성
    -  가솔린은 디젤보다 연료 비용이 높고, 대용량 발전기 운영 시 비효율적입니다.
    -  연료 소비량과 운전 시간당 비용이 증가하여 장시간 운전에 적합하지 않습니다.

 

 

 

3. 대용량 발전기에서의 대안
  1) 가스터빈 발전기
    -  대용량 발전기에 적합하며, 열효율이 높고, 회전 속도가 일정하여 전기 품질이 뛰어납니다.
    -  소음이 적고, 대규모 산업용 전력에 적합합니다.

 

 

가솔린 엔진과 디젤 엔진은 설계와 특성상 중소형 발전기에서 효율적이지만, 대용량 발전기의 요구 조건인 높은 열효율, 연속적인 고출력, 경제성, 내구성을 충족하기 어렵습니다. 

따라서 대용량에서는 가스터빈 발전기와 같은 고효율 발전 방식이 더 적합합니다.