본 연구에서는 희박예혼합 연소방식을 채택하고 있는 F급 가스터빈에서 연소불안정을 사전에 감지하기 위한 운전관리 개선방안에 대해 고찰했다. 가스터빈 출구에 방사형으로 설치된 16개의 날개통과온도 열전대 데이터를 수집하여 개별 날개통과온도 변화량을 분석하였다. 정상 연소상태 조건의 일주일간 개별 날개통과온도 누적변화량은 최대 26℃로 확인됐다. 반면 연소불안정 발생 시에는 대부분 수일 전부터 개별 열전대에서 온도변화량이 증가하는 전조증상을 확인할 수 있었다. 따라서 기존의 날개통과온도 최대편차 운전관리와 함께 개별 날개통과온도 변화량 감시방법을 추가하면 연소불안정을 조기에 인지할 수 있다. 본 연구결과를 바탕으로 개별 날개통과온도가 10일간 누적변화량 50℃ 이상 초과 시에 점검 및 정비를 하는 것이 적정한 관리기준으로 판단된다.

본 연구에서는 난지물재생센터에서 공급되는 바이오가스의 메탄 함량을 높이고 불순물을 정제하기 위해 3단 분리막 정제 공정을 설계하고 설치하여 실증 운전하였다. 2 Nm³/h 정제 공정에서 생산되는 바이오메탄의 메탄농도를 95%, 96.5%, 98%의 3가지 경우로 설정하고 분리막의 막면적비를 1:1, 1:2, 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2의 5가지로 변경하여 분리막의 막면적에 대한 최적조건을 도출하였다. 2 Nm³/h의 최적조건을 반영하여 30 Nm³/h 규모의 3단 분리막 공정을 설치하였으며 메탄농도 98% 이상의 바이오메탄 생산을 실증하였다. 2 Nm³/h의 정제장치 운전결과 메탄 설정농도 98%에서 메탄 회수율은 분리막 2단 운전결과 막면적비가 1:1인 경우 95.6%이며 1:2에서 메탄의 회수율은 96.8%로 증가하는 결과를 나타내었고 분리막 3단 운전의 메탄 회수율은 막면적비를 1:2:1로 운전하였을 때 96.8%로 가장 높게 나타났다. 이산화탄소 제거율은 2단공정 막면적비 1:1에서 96.4%이며 1:2에서 95.7%였다. 3단공정에서 막면적비 1:2:1에서 95.4%로 2단공정이 3단공정보다 높은 결과를 보였다. 30 Nm³/h 규모의 바이오가스 정제 실증운전에서 정제 후 메탄농도는 98%이었으며, 메탄의 회수율은 97.1 %, 이산화탄소의 제거율은 95.7%이며 부식의 원인인 황화수소는 검출되지 않았으며 막면적비 1:2:1의 실증운전에서 메탄농도 98%이상의 바이오메탄 생산이 가능했다.

신재생에너지 비중 증가에 따른 전력계통 불안정성과 탈원전, 노후 석탄화력 폐쇄로 인한 안정적인 발전자원 감소에 대한 대응 방안으로 터빈제어밸브 4개중 2~3개를 교축하여 발전기 출력 증·감발과 주파수를 추종하는 복합 변압 운전 방식을 터빈제어밸브를 전개하여 교축손실을 줄임으로서 발전 효율을 극대화하는 순 변압운전 방식으로 대체하고, 계통 주파수 변동에 신속하게 대응하기 위해 ESS를 연계하여 주파수 추종 및 자동발전운전을 하는 제어로직을 500MW 석탄화력인 태안 5호기를 대상으로 개발하였다. ESS 운전(신속한 응답, 용량 한계)과 발전소 터빈제어밸브 교축 운전(느린 응답, 지속적인 운전)의 장·단점을 보완하는 협조제어 알고리즘이 실제 발전소에 적용시 발전 효율 향상은 물론 전력 수요에 신속하고 유연하여 대응하여 계통 안정성에 기여할 것으로 확신한다.