발전소 콘덴서 코팅으로 연간 4억 6천만 톤의 CO2를 줄일 수 있습니다.

세계가 화석 연료에서 벗어나는 데에는 시간이 좀 걸리므로 에너지 생성을 더욱 효율적으로 만드는 방법을 찾는 것이 여전히 중요합니다. 일리노이 대학교 어바나 샴페인(University of Illinois Urbana-Champaign)의 과학자들은 증기 응축기 파이프를 위한 새로운 코팅을 개발했습니다. 이 코팅은 널리 적용되면 잠재적으로 러시아의 연간 추가 전력보다 더 많은 전력을 추가할 수 있습니다.

많은 유형의 발전이 증기 사이클에서 작동합니다. 기본적으로, 화석 연료를 태우든 핵분열을 통해서든 에너지원은 보일러에서 물을 가열하여 증기를 생성하는 데 사용되며, 그 증기는 터빈을 회전시켜 전기를 생성합니다. 그런 다음 증기는 응축기에 수집되어 물을 회수하여 사이클을 계속합니다.

새로운 연구에 참여한 연구자들은 응축기 파이프의 열 전달 효율을 향상시키기 시작했습니다. 그들은 소수성 또는 발수성 물질인 불화 다이아몬드 유사 탄소(F-DLC)로 만든 코팅을 개발했습니다. 증기가 코팅된 파이프에 응축되면 더 이상 얇은 필름을 형성하지 않고 훨씬 더 쉽게 물방울로 뭉치게 됩니다. 그러면 파이프가 더 빨리 배출되어 더 많은 증기가 파이프와 더 빨리 접촉할 수 있습니다.

테스트에서 팀은 코팅이 파이프의 열 전달 특성을 20배 향상시켜 전체 효율이 2% 향상되었음을 입증했습니다. 별것 아닌 것처럼 들리겠지만, 그들의 계산에 따르면 모든 석탄 및 천연가스 발전소의 효율성이 2% 더 높다면 연간 전 세계 CO2 배출량은 4억 6천만 톤 감소하고 냉각수 2조 갤런이 줄어들 것입니다. 절약하면 1,000TWh의 전력이 추가로 생성됩니다. 이는 러시아가 1년 동안 소비하는 것보다 많은 양입니다.

이번 연구의 주 저자인 Muhammad Hoque는 “탄소, 플루오렌 및 약간의 실리콘만 사용하는 F-DLC를 사용하여 이를 달성할 수 있다는 것은 놀라운 일입니다.”라고 말했습니다. "그리고 구리, 청동, 알루미늄, 티타늄을 포함한 거의 모든 일반적인 금속을 코팅할 수 있습니다."

중요한 것은 코팅이 1,095일 동안 내구성 테스트를 거쳤으며 전체 시간 동안 기능을 유지한다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 마모 테스트에서 5,000회 긁힌 후에도 그렇게 되었습니다.

다음 단계는 실제 산업 조건에서 6개월 동안 코팅의 성능을 테스트하는 것이라고 팀은 말합니다. 그러한 코팅이 어떻게 널리 사용될 수 있는지에 대한 의문이 여전히 남아 있지만, 이를 채택하는 소수의 공장이라도 변화를 만들기 시작할 것입니다. 유사한 코팅이 그래핀과 같은 재료로 만들어졌으며 비슷한 결과가 나왔습니다.

프로젝트 수석 연구원인 Nenad Miljkovic은 "만약 모든 일이 순조롭게 진행된다면 이것이 경제적으로 실행 가능한 효과적인 솔루션이라는 것을 모든 사람에게 보여줄 수 있기를 바랍니다"라고 말했습니다. "우리는 재생 가능 에너지의 개발이 절대적으로 우선순위가 되어야 하지만 현재 우리가 갖고 있는 것을 계속해서 개선하는 것은 여전히 ​​매우 가치 있는 일입니다.”

이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 게재됐다.

출처: 일리노이 대학교 어바나-샴페인