에너지연 선도원 박사팀 ‘순산소 순환유동층 보일러 발전기술’ 개발

연소로 설비 모습. (한국에너지기술연구원 제공) 2018.12.03/그린포스트코리아
연소로 설비 모습. (한국에너지기술연구원 제공) 2018.12.03/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 홍민영 기자] 석탄화력발전 시 온실가스인 이산화탄소를 원천 분리할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원(에너지연) 선도원 박사 연구팀은 ‘순산소 순환유동층 보일러 발전기술’을 실증기술에 적용하기 위한 기술 개발에 돌입했다고 3일 밝혔다.

현재 석탄화력발전소에 가장 많이 사용되는 방식은 10㎛ 이하 크기의 석탄을 태우는 미분탄 보일러(PC·Pulverized Combustion)다. 미분탄 보일러는 연료 사용이 제한적이고 높은 연소 온도 때문에 질소산화물 배출량이 많다는 한계가 있다. 또 별도의 탈황설비가 필요해 경제적 부담도 크다.

반면 연료가 완전히 연소할 때까지 지속해서 순환하는 순환유동층(CFB‧Circulating Fluidized-bed) 보일러는 낮은 연소 온도를 유지해 질소산화물 배출량이 적다. 또 저급탄이나 바이오매스 등 저렴한 연료를 사용할 수 있고 석회석을 이용한 탈황도 가능해 미분탄 보일러의 문제를 해결할 수 있다. 현재 미국, 중국 등 저급탄 생산국을 중심으로 수요가 늘어나고 있다.

에너지연 연구팀은 국내 최초로 순환유동층 보일러에 순산소 연소기술을 적용하는데 성공했다.

이 기술을 이용하면 연소만으로도 고농도 이산화탄소를 포집할 수 있다. 

공기 대신 순수 산소를 연소시키면 배기가스에 이산화탄소와 수분만 남게 된다. 수분을 응축해 제거하면 고농도의 이산화탄소를 얻을 수 있는데, 이를 송풍기로 재순환시키고 순산소와 혼합해 연소로로 주입시킨다. 

단 기존 석탄화력발전소에 이 공정을 추가하면 내부 전력 사용이 증가해 발전 효율이 떨어질 수 있다. 연구진은 물이 끓지 않고 바로 증기로 변하는 ‘임계점’ 상태에서 보일러를 가동하는 ‘초임계’ 기술로 이 문제를 해결할 수 있다고 설명했다. 초임계 기술은 내년부터 오는 2021년까지 개발할 예정이다.

또 중공업사와의 기술 제휴를 통해 국산 초임계 순산소 순환유동층 보일러 제작을 진행할 방침이다.

선도원 박사는 “초임계 순산소 순환유동층 보일러 기술을 적용하면 저급연료로 연비를 높일 수 있고 온실가스도 저감시킬 수 있어 에너지 시장에 새로운 패러다임 변화를 일으킬 것”이라고 말했다. 

hmy10@greenpost.kr

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