이산화탄소 포집시설 필요없는 가스발전 기술 나온다

2020.04.07 15:05
류호정 한국에너지기술연구원 기후변화연구본부장 연구팀은 산소를 주고받는 입자를 활용해 연료에 산소만 전달하는 가스발전기술을 개발했다. 한국에너지기술연구원 제공
류호정 한국에너지기술연구원 기후변화연구본부장 연구팀은 산소를 주고받는 입자를 활용해 연료에 산소만 전달하는 가스발전기술을 개발했다. 한국에너지기술연구원 제공

이산화탄소 포집설비 없이도 가스발전기에서 나오는 이산화탄소를 분리할 수 있는 가스발전기술이 개발됐다. 이산화탄소 분리뿐 아니라 미세먼지의 주범인 질소산화물을 저감하는데도 도움이 되리란 기대다.

 

류호정 한국에너지기술연구원 기후변화연구본부장 연구팀은 한국전력공사 전력연구원, 건국대, 충남대, 영남대, 전북대 등 산학연 공동으로 별도의 분리설비 없이 이산화탄소를 98% 이상 분리 배출하고 초미세먼지를 유발하는 질소산화물도 줄이는 ‘케미컬루핑 연소기술’을 개발했다고 7일 밝혔다.

 

케미컬루핑 연소기술은 산소를 주고받을 수 있는 입자를 활용해 연료에 산소만 전달하는 기술이다. 기존 가스발전 기술은 공기를 주입해 공기에 포함된 산소와 연료를 반응시킨다. 연료와 산소가 반응해 만들어진 이산화탄소와 수증기는 공기 대부분을 차지하는 질소와 혼합돼 배출된다. 때문에 이산화탄소를 분리하기 위해서는 별도의 포집 설비를 설치해야 한다. 공기가 연소하는 과정에서 질소가 미세먼지를 일으키는 질소산화물로 바뀌는 점도 문제였다.

 

연구팀은 한쪽에선 공기 중 산소를 흡수하고 다른 쪽에선 산소를 내주는 입자를 만들고 이를 공정에 활용하는 기술을 개발했다. 입자가 공기 중에선 산소를 빨아들이고, 연료가 연소하는 곳에선 산소만을 전달하기 연소 이후에 질소 없이 이산화탄소와 수증기만 배출하게 된다. 온도를 낮춰 수증기를 물로만 바꿔주면 이산화탄소만 남게 돼 쉽게 분리할 수 있다. 공기 중에서 화염이 일어나지 않아 질소산화물도 잘 만들어지지 않는다.

 

연구팀은 지난해 세계 처음으로 5기압의 고압 조건에서 0.5메가와트시(MWh)급 케미컬루핑 플랜트를 214시간 동안 장기 연속운전하는 데 성공했다고 밝혔다. 플랜트에서는 이산화탄소가 98% 이상 고농도로 배출됐고 질소산화물 배출농도도 15 ppm(100만분의 1)로 떨어졌다.

 

연구팀이 개발한 케미컬루핑 연소기술의 모식도다. 한국에너지기술연구원 제공
연구팀이 개발한 케미컬루핑 연소기술의 모식도다. 한국에너지기술연구원 제공

연구팀은 케미컬루핑 연소기술을 이용하면 100MW 천연가스발전 기준으로 발전효율은 4% 높아지면서 이산화탄소 포집비용은 30% 절감한다고 추산했다. 이산화탄소는 연간 15만 t 감축할 수 있게 된다. 연구팀은 지난해까지 실증 기반기술을 마련했고 2025년까지 상용화를 목표로 5MW급 발전성능 검증에 들어갈 계획이다.

 

류 본부장은 “기존 석탄화력발전소는 연소 후 포집기술 적용이 필요하지만 새로 건설되는 가스발전소는 이산화탄소 포집비용을 획기적으로 저감해야 한다”며 “세계 최고 수준의 케미컬루핑 연소기술을 적용해 온실가스를 분리하는 차세대 발전기술을 실증하는 데 기여할 계획”이라고 말했다.

 

 

 

메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

작성하기

    의견쓰기 폼
    0/150