자기유체역학발전기

일반적인 전기발전기와는 달리 자기유체역학(MHD) 장치들은 에너지 변환을 직접적으로 할 수 있다 (→ 자기유체역학). 보통의 발전소에서는 화석연료에 저장된 에너지로 열을 생산하여 증기를 발생시킨다.

증기는 다시 터빈을 작동시켜서 발전기를 돌린다. 자기유체역학장치들은 일반적으로 화석연료(주로 석탄)에서 연소된, 이온화 기체로 이루어진 전도성 유체의 열 에너지와 운동 에너지를 전기로 직접 바꾼다. 이와 같은 이온화 기체는 플라스마이며 서로 반대방향인 2개의 도체벽(전극)과 2개의 절연체벽으로 이루어진 도관을 지난다. 강력한 자기장을 도관에 수직으로 걸어주면 플라스마가 도관과 자기장을 주어진 속도로 지나가면서 전극에 전압을 발생시킨다.

MHD의 기본원리는 19세기에 확립되었지만 최초의 실험적인 MHD 발전기는 1938년이 되어서야 미국에서 만들어졌다. 그러나 그 장치는 관련된 여러 요인들을 정확히 이해하지 못했기 때문에 제대로 동작시키지 못했다. 1950년대말에는 지식과 기술이 발전하면서 10kW의 전력을 내는 MHD 발전기를 만들 수 있었다.

1973년에 미국과 소련의 과학자들은 모스크바 근처의 시험용 발전소에 강한 자기장의 MHD 발전기를 개발하는 공동과제에 착수했다. 40t의 초전도자석을 장착한 이 장치는 1977년 12월 10시간 동안 성공적으로 작동했다. 소련이 그후에 한 과제는 MHD 발전기를 일반적인 터보 발전기 장치와 결합시켜 상업적인 전력을 생산하는 것이었다. 프랑스·영국·일본을 포함한 여러 나라들은 MHD 연구개발 프로그램에 참여해왔다. 석탄 연료의 MHD 발전소는 일반적인 발전소보다 더 큰 효율성을 갖고 있다. 일반적인 발전소가 연료 에너지의 잠재 에너지 중 35~40％만을 전기로 변환시킬 수 있는 데 반해, MHD 발전기를 갖춘 발전소는 60~65％의 변환 능력이 있다. MHD 발전설비의 또다른 장점은 일반 발전소보다 공기오염이 적다는 것이다.