오염원 배출 적고 효율은 높은 친환경ㆍ미래형 기술
정제된 합성가스로 수소 대량생산 가능...기대감 높아
[에너지신문] 국내 최초로 운영 중인 300MW급 태안IGCC(석탄가스화복합발전)가 차세대 발전기술로 주목받고 있다.
서부발전에 따르면 태안IGCC 실증플랜트는 지난 2016년 8월 준공 후 1년의 실증운전 과정을 거쳐 성공적으로 운영되고 있다.
IGCC 석탄가스화기술은 석탄에 적은 양의 산소를 공급해 부분 연소시켜 합성가스(CO, H2가 주성분)를 만들고, 공해물질 제거 후 깨끗하게 정제된 합성가스를 발전연료로 사용하기 때문에 일반적인 석탄화력 발전소에서 발생하는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 먼지 등을 천연가스 발전소 수준으로 크게 줄일 수 있는 친환경기술.
이를 활용하면 향후 이산화탄소 포집설비 연계시 기존 석탄화력 발전소보다 경제적으로 온실가스 포집이 가능하다. 최신 1000MW 석탄화력 발전의 효율이 42%인데 반면 IGCC는 설비 대용량화와 고성능 가스터빈의 개발에 따라 효율을 45~48%까지 달성할 수 있는 미래형 고효율 발전기술로 주목받는다.
IGCC는 신개념의 발전설비로서 현재는 전 세계적으로도 미국, 일본 등 7개국에서만이 설비를 운영하고 있다. 우리나라와 에너지 수급 구조가 비슷한 일본에서는 IGCC 설비 확대(후쿠시마, 히로노에 500MW급 IGCC 2기 건설 중) 및 IGCC 관련기술 개발(가스화기, 합성가스용 고효율 가스터빈, IGFC 등)에 적극적으로 나서고 있다.
IGCC의 핵심기술인 석탄가스화에 의해 생산된 합성가스는 발전시스템에 이용하는 것뿐만 아니라 합성천연가스(SNG, Synthetic Natural Gas, 메탄), 석탄액화석유(CTL, Coal To Liquid), 수소 및 암모니아, 메탄올, 요소 등 화학원료 생산이 가능해 병산(Poly-Generation) 시스템을 구축할 경우 투자비 절감과 에너지 효율 향상이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것으로 기대된다.
특히 최근 이슈가 되고 있는 수소와 관련, 정제된 합성가스의 수성가스변위 반응(Water Gas Shift Reaction)을 통해 수소를 대량으로 생산할 수 있게 된다.
이렇게 생산된 수소를 연료전지(IGFC)에 사용함으로써 기존의 천연가스를 사용하는 것보다 값싸게 전기를 생산하거나 압축, 저장하여 수소충전소 등의 수요처에 공급하는 것도 가능하다.
서부발전은 이러한 점에 착안해 △합성가스 정제를 통한 연료전지용 고순도 수소생산 △합성가스의 수성가스변위 반응에 촉매 대신 해양 미생물을 이용하는 바이오 수소생산 등 투 트랙(Two-Track)으로 수소 생산기술 개발을 추진 중이다.
합성가스 정제 연료전지용 수소생산 기술은 지난해 6월 순도 99.99%의 수소 생산에 성공한 바 있으며, 오는 9월 100kW급 연료전지와 연계하여 전력생산시험을 진행한 후 2025년까지 10MW까지 확대할 예정이다.
해양 미생물 이용 수소생산 기술은 ㈜경동엔지니어링과 협력하여 지난달 1톤/일(300톤/년) 용량의 실증설비 건설에 착공, 12월까지 실증운전 완료 후 경제성 평가를 거쳐 오는 2025년에는 년간 1000톤 규모로 증설할 예정이다.
서부발전 관계자는 “석탄을 청정하게 사용할 수 있고 다양한 기술적 잠재 가치를 가진 IGCC를 지속적으로 발전시켜 나간다면 석탄화력의 대안으로써 국가에너지 안보에도 기여할 수 있을 것”이라며 “이를 위해 설비 대용량화와 표준화를 통한 보급 확대로 건설비를 낮추는 노력과 REC(신재생에너지 공급인증서) 이행비용 보전, REC 가중치 상향 등 정책적 지원이 필요하다”고 밝혔다.