초임계 이산화탄소(S-CO_2) 사이클 발전 기술은 더 나은 유연성을 갖추고 있어 화력 발전 분야에서 증기 발전 기술을 대체할 수 있으며, 이는 신형 전력 시스템 구축, 현대 에너지 시스템 구축 및 '탄소 이중 목표' 달성에 중요한 전략적 의의를 갖습니다. 초임계 이산화탄소 보일러(S-CO_2)의 실제 운전 범위 내 열전달 특성에 대해 수치 해석 및 실험 연구를 수행하였으며, 작업 유체의 물리적 특성 파라미터가 열전달 성능에 미치는 영향을 분석하였습니다. 결과에 따르면 동일 유량 조건에서 CO_2의 열전달 계수는 열전도율 감소에 따라 감소하는데, 이는 유체 경계층의 열 저항이 열전도율 감소에 따라 증가하기 때문입니다; 동일한 열전도율 조건에서 CO_2의 열전달 계수는 Re 증가에 따라 증가하는데, 이는 Re가 증가할 때 유체 경계층이 얇아지며 경계층 열 저항이 감소하기 때문입니다; 튜브 내 CO_2 작업 유체 압력이 3~30 MPa, 엔탈피가 500~1150 kJ/kg, 작업 유체 Re가 1.1×10^5~2.1×10^6 조건에서 경계층 물성 보정을 고려한 열전달 및 저항 계수 상관식을 유도하였으며, 평균 편차는 3.33%로 높은 정확성을 보였습니다. 연구 결과는 후속 S-CO_2 보일러 설계 및 연구의 기초를 마련합니다.

초임계 이산화탄소 보일러; 열전달; 실험 측정; 수치 해석