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[IT뉴스]가스발전소에서 나오는 온실가스 100% 분리…'발전용 증기' 뽑아낸다

온카뱅크관리자

2025-02-24 15:37:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국에너지기술연, 세계 첫 실증 세계 최대 규모 파일럿 플랜트 매연 없이 이산화탄소만 포집 산업용으로 상용화 길 열어 
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 실증플랜트에서 증기가 생산되고 있다. /한국에너지기술연구원 제공
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 과학기술정보통신부 산하 한국에너지기술연구원이 LNG 등 가스발전소에서 나오는 온실가스를 100% 가깝게 분리하고 이를 토대로 발전 동력까지 확보하는 데 성공했다. 에너지연은 24일 이산화탄소를 원천 분리할 수 있는 가스 발전 기술을 세계 최대 규모로 실증하고, 세계 처음으로 전력 생산에 필요한 증기를 생산했다고 밝혔다.
 상용 가스발전소에서 연료가 연소되면 수증기와 함께 이산화탄소가 발생한다. 이산화탄소는 배출 직후 공기 중 주성분인 질소와 혼합되기 때문에 이산화탄소를 선택적으로 분리 포집하는 시설이 필요하다. 그만큼 발전 단가가 올라간다.
 이런 기술로 매체순환연소 기술이 주목받고 있다. 이 기술은 산소를 주고받는 입자를 통해 연료에 순수한 산소만을 공급한다. 산소를 잃은 입자는 이후 공기와 접촉해 산소를 흡수하고 다시 연료에 공급하는 것을 반복한다. 이를 활용하면 연료가 순수한 산소만을 만나기 때문에 공기 중 질소와 반응하지 않는다. 연소 후엔 순수한 이산화탄소만 남기 때문에 별도 분리 시설 없이 포집할 수 있다.
 특히 통상적인 연료 연소 과정에서 초미세먼지 구성 물질인 질소산화물이 발생하는데, 매체순환연소 기술은 화염이 없는 무염 연소로 진행되기 때문에 질소산화물이 거의 발생하지 않는다.
 에너지연은 한국전력공사 산하 전력연구원과 공동으로 매체순환연소 기술을 개발하고 2023년부터 열출력 기준 세계 최대 규모인 3MWth 급 파일럿 플랜트를 구축해 실증을 계속해 왔다. 가로 28ｍ, 세로 20ｍ, 높이 30ｍ 9층 규모 시설이다. 300시간 중단 없이 운전 결과 이산화탄소 배출 성능이 기존 세계 최고였던 94%를 뛰어넘어 96.6%를 기록했다. 포집비용은 1톤당 20~35달러로 기존 40~60달러보다 저렴하다고 에너지연은 설명했다.
 실증 성공과 함께 상용화 가능성도 열었다. 에너지연은 매체순환연소기술을 이용해 발전에 필요한 증기를 생산하는 데 성공했다. 미국과 유럽연합(EU), 중국 등에서 매체순환연소 기술을 실증하고 있으나 아직 증기 생산에 성공한 나라는 없는 것으로 알려졌다. 프랑스 알스톰, 중국 닝샤대 등이 3MWth 규모 플랜트를 운영중이거나 짓고 있다.
 에너지연 관계자는 “실증 규모가 작으면 효율은 높지만 열손실이 많아 증기를 만들 수 없고, 규모가 커지면 그 반대”라며 “연구진은 규모를 키우면서도 높은 효율을 유지할 수 있는 공정 설계 및 운영 기술과 산소 전달 입자의 대량 생산 기술을 확보해 증기 생산 단계까지 나아갔다”고 설명했다.
 이 기술은 발전소 소내 전력 공급설비, 친환경 분산전원 설비, 바이오가스 발전 설비 등과 함께 국내외 산업단지에 열을 공급하는 산업용 보일러에 적용될 수 있다. 소형모듈원전(SMR)과 연계한 수소 생산에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
 에너지연의 경제성 분석 결과 이 기술을 쓰면 이산화탄소 포집 비용이 기존보다 30% 절감되고 연간 15만 톤 이상 포집이 가능한 것으로 나타났다. 에너지연과 한전 전력연구원을 중심으로 한국서부발전, 한국전력기술, 리드원엔지니어링, 부흥산업사, 건국대, 영남대 등이 기술 개발에 참여했다. 울산 남구 황성동 부흥산업사 공장 내 파일럿 플랜트가 있다.
 이해성 기자 ihs@hankyung.com
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