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산업의 발전의 발전속도가 빨라짐에 따라 급속도로 증가하는 에너지 수요를 충족하고, 화석연료의 사용으로 인한 지구온난화를 방지하기 위해서는, (1) 신재생 에너지 개발, (2) 전력 수요의 총체적 또는 시간별 관리, (3) 전력생산의 고효율화 등이 필요하다. 이중에서, 젼력생산 고효율화는, 에너지 부존자원이 많지 않고, 신규 발전소의 건설이 용이하지 않은 우리나라에서, 특히, 현실적인 에너지 해결 방안이 된다. 우리나라의 6차 전력 수급 기본계획에 따르면, 2027년 기중 13만 MB의 전력 수요를 예상하고 있으며, 만일 전력생산효율을 1%만 증가시켜도, 1,300 MW의 전역을 추가 생산하는 효과가 있게 된다. 이는 원전 2기 이상을 신설하는 것과 맞먹는 것이다. 한편, 기존의 대량 발전시설은 크게 수증기 터빈 발전시설(steam turbine power plant)와 연소가스 터빈 발전시설(combustion-gas turbine power plant)가 있다. 여기서, 수증기 터빈 발전은 물을 작동매체로 하며, 터빈 입구온도가 550 ℃ 이하이다. 이에 비해, 연소가스터빈 발전은, 가스를 연소시켜 열에너지를 얻으며, 작동매체가 연소가스이고, 터빈 입구온도가 900 ℃ 이상이다.  이렇게 수증기 터빈 발전이 가스터빈 발전에 비해 터빈 입구온도가 낮음에도 불구하고, 발전효율이 높은 이유는 유체의 압축시 액체상태의 물을 사용하기 때문이다. 즉 액체상태의 물은 비압축성(incompressible)이기 때문에, 조그마한 부피변화에 의해서도, 고압 상태가 되며, 이 때문에 압축에 필요한 일이 많지 않다. 따라서, 수증기 터빈 발전은, 압축 시 가스를 사용하는 연소가스 터빈에 비해, 생산되는 일이 작지만 소요되는 일도 작아서, 높은 열효율(thermal efficiency)을 가진다. 하지만, 이러한 수증기 터빈 발전은, 고온 고압 수증기의 재료에 대한 부식성 때문에, 터빈입구온도 550 ℃ 이상에서의 작동이 어렵다. 초임계 발전시설은 이런 두 발전시설의 장정만을 조합한 발전 방식이다. 초임계 상태의 CO₂는 높은 밀도, 비압축성 같은 액체의 물성, 낮은 점도 같은 기체의 물성을 동시에 가지고 있다. 이러한 CO₂의 임계점(critical point)은 30.98 ℃, 72.8 기압이며, 따라서, 초임계 유체의 물성을 지닌 영역에서 압축이 이루어 지면서도, 유체 자체의 부식성은 수증기보다 더 낮기 때문에, 수증기 터빈 발전보다 더 높은 터빈 입구온도를 사용할 수 있다. 이러한 초임계 CO₂ 사이클은, 1948년, 스위스의 Bros가 그 우수성을 처음으로 제시하였으며, 이후 1967년에 미국의 Feher가 최초로 실제적인 초임계 CO₂ 사이클을 개발하고, 구체적인 150 kWe 급 발전시스템의 설계를 수행하였다. 최근에는, 2000년대 후반부터 관련 기술향상에 힘입어, 전력생산 효율 향상을 위해 다시 초임계 CO₂ 터빈 발전시설에 대한 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 보고서에서는 이러한 초임계 CO₂ 사이클의 원리, 특징, 개발 현황 등을 알아볼 것이다.