저자는 모든 발전산업 종사자들이 최소한 이 책에 기술되어 있는 내용을 완전히 이해하고 업무에 임해야 한다는 믿음과 바람을 가지고 이 책을 저술하였다. 현재 국내에는 발전설비에 대한 실무적인 기술을 바탕으로 작성된 열역학 책이 없다. 따라서 실제적으로 발전설비를 운전하거나 설계하고 있는 종사자들이 대학에서 배운 열역학 지식을 발전설비에 적용하는 데 많은 어려움을 겪고 있는 것이 사실이다. 저자는 25년 동안 발전설비를 연구하면서 습득한 지식을 정리하여 발전설비 종사자는 물론이고 열역학에 새로이 입문하는 기계공학도들에게 열역학에 대한 체계적인 지식을 습득할 수 있도록 다양한 열역학 개념을 발전설비를 중심으로 쉽고 자세하게 정리하려고 노력하였다. 아울러 사이클 해석을 통하여 발전설비 성능에 대한 지식을 습득하고 주요 구성품의 작동원리를 이해할 수 있도록 노력하였다. 발전설비는 열역학, 유체역학, 연소공학, 구조역학, 금속재료공학, 회전체 동역학, 진동공학, 전기공학 등이 복합적으로 요구되는 첨단복합기계이다. 그러나 발전설비에 대한 설계는 열역학을 이용하여 시작된다. 이는 발전설비가 기본적으로 고온부에서 열을 흡수하여 저온부로 보내면서 일정한 양의 열을 일로 변환시켜 전기를 생산하는 가장 대표적인 열기관이기 때문이다. 즉 발전설비는 열을 일로 변환시키는 장치이며, 열과 일을 다루는 학문인 열역학을 바탕으로 각종 발전설비 신기술들이 개발되고 있다. 따라서 발전설비에 대한 기본적이면서 근본적인 지식을 습득하기 위해서는 열역학에 대한 지식이 필수적으로 요구된다.
1장에서는 화력발전, 원자력발전, 복합발전 등에 대한 기본적인 개념과 발전설비에 대한 일반사항을 정리하였다. 화력발전에 대해서는 미분기, 보일러, 증기터빈, 열교환기 등에 대한 형상, 운전 원리, 기본적인 설계개념, 열역학적 내용을 살펴보았다. 원자력발전과 화력발전의 차이점은 1차계통인 증기발생기에 있다. 따라서 원자력발전에 대해서는 1차계통인 NSSS와 증기 재열장치인 MSR에 대한 내용을 살펴보았다. 가스터빈 복합발전에 대해서는 발전용 가스터빈의 특징, 운전원리, 그리고 복합발전의 상대적인 우수성과 관련된 기술적인 내용을 살펴보았다. 발전설비를 구성하고 있는 주요 구성품에 대한 형상 및 운전원리를 포함한 기술적인 내용을 이해하지 못한 상태에서 발전설비 열역학을 공부하는 것은 불가능하다. 따라서 독자들은 발전설비 열역학을 공부하기 이전에 1장에 기술되어 있는 내용을 충분히 이해할 필요가 있다.
2장에서는 열역학적 개념 및 정의를 정리하였다. 특히 여기에 정리되어 있는 열역학적관점, 물질의 상태량, 온도 및 압력 등에 대한 개념을 반드시 이해할 필요가 있다. 아울러 발전설비에 많이 사용되는 여러 가지 물리량들에 대한 내용을 정리하였다. 이 가운데 일과 동력에 대한 개념은 매우 중요하다.
3장에서는 열역학에서 가장 중요한 열역학 제1법칙을 정리하였다. 특히 발전설비에 가장 많이 사용되고 있는 열역학적 상태량인 엔탈피, 비열, 내부에너지 등에 대해서 자세하게 정리하였다.
4장에서는 이상기체 상태변화에 대한 내용을 정리하였다. 아울러 발전설비 여러 개소에서 일어나는 교축과정에 대한 내용을 자세하게 정리하였다. 이 밖에도 압축성유체의 유동에 대한 내용도 정리하였다.
5장에서는 열역학 제2법칙을 정리하였으며,
6장에서는 왕복운동 내연기관에 대한 사이클 해석에 대한 내용을 정리하였다. 비록 발전에서 내연발전이 차지하는 비중은 매우 작지만 여기에 정리되어 있는 사이클 해석 절차는 발전설비 사이클 해석에 대한 개념을 정립할 수 있는 중요한 부분이다.
7장에서는 가스터빈 복합발전에 대한 내용을 정리하였다. 가스터빈의 성능 특성은 사이클 해석을 통해서 살펴볼 수 있다. 이를 위해 가스터빈 성능을 향상시킬 수 있는 다양한 형태의 브레이턴사이클에 대한 해석을 정리하였다. 아울러 가스터빈 복합발전의 성능에 영향을 미치는 다양한 변수들에 대한 내용을 정리하였다. 가스터빈 복합발전 관련자는 이 부분에 대한 내용을 자세하게 이해할 필요가 있다.
8장에서는 랭킨사이클에 대한 내용을 정리하였다. 랭킨사이클은 열기관 가운데 유일하게 작동유체로서 물/증기를 사용한다. 따라서 물의 상태변화에 대해서 자세히 살펴보았다 . 아울러 이상적인 랭킨사이클 해석을 수행하였으며, 랭킨사이클 해석에 이용되는 각종 열역학적 선도를 정리하였다. 그리고 랭킨사이클 열효율 향상 방법과 다양한 형태의 랭킨사이클에 대한 자세한 내용을 정리하였다.
9장에서는 연료와 연소에 대한 내용을 정리하였다. 발전설비에는 매우 다양한 연료가 사용되고 있지만 여기서는 가스터빈 연료로 사용되고 있는 천연가스와 액체연료에 대해서 살펴보았다. 따라서 석탄에 관심있는 독자는 다른 전공서적을 참고하기 바란다. 아울러 이 장에서는 NOx 생성 메커니즘과 NOx 생성 억제방법을 정리하였다.
-저자 머리말 중에서
