온실가스와 미세먼지 없는 천연가스 신연소기술 실증
가스발전 및 산업용보일러 적용 시 탄소중립 실현기여
[이투뉴스] 금속매체인 산소전달 입자를 이용해 온실가스와 대기오염물질을 배출하지 않으면서 열과 전력을 생산할 수 있는 3MWth 세계 최초·최대규모 매체순환연소 실증플랜트가 울산 용연산업단지에 들어섰다.
전력연구원(원장 이중호)과 에너지기술연구원은 2일 용연산단에서 산업통상자원부, 에너지기술평가원, 울산광역시, 서부발전 관계자 등이 참석한 가운데 실증 플랜트 준공식을 개최했다.
연구원에 따르면 매체순환연소기술은 연료와 공기가 직접 접촉해 이산화탄소(CO₂)와 질소산화물(NOx)이 발생하는 기존 연소기술의 대안으로 떠오르는 저비용·친환경의 신연소기술이다.
석탄화력을 조기폐쇄하고 무탄소전원 비중을 높이는 정부 정책 방향과 맞물려 주목을 받고 있다. 기존 가스복합발전은 효율은 높지만 대규모에 최적화 돼 수십MW급 분산전원으로는 효율이 낮고, 별도의 CO₂ 포집설비와 NOx 저감설비가 필요했다.
반면 매체순환연소기술은 전력연구원이 자체 개발한 산소전달입자를 이용해 순산소로 연료를 연소하고, 산소를 잃은 입자는 공기와 접촉해 공기 중 산소로 재생되는 순환구조(looping)를 이뤄 별도 포집설비가 필요없다.
산소전달입자가 반응하면서 발생한 열을 회수해 증기와 전기를 생산하고, CO₂ 포집에 수반되는 효율 손실을 최소화 하는 구조다. 연료와 공기를 분리시켜 연소시킴으로써 공기 중 질소와 연료의 직접 접촉이 원천 차단돼 NOx 발생량도 최소화 된다.
전력연구원은 연료(NG) 연소효율 95% 이상, 연료연소 배기가스 중 CO₂ 순도 90% 이상, 연속운전 500시간 이상과 누적운전 60일을 목표로 이달부터 실증운전을 시작했다.
이번 연구개발사업은 한전 주관 아래 에너지기술연구원, 서부발전, 한국전력기술, 부흥산업사, 건국대, 영남대가 참여했다. 전력연구원과 에너지기술연구원이 3MWth 실증플랜트를 공동설계하고, 현대중공업파워시스템이 EPC를 맡았다.
매체순환연소기술 설비로는 세계 최대 규모이며, 세계 최초로 증기생산도 실증한다. 기존 해외 천연가스 연료 매체순환연소 실증시스템은 1MWth 규모인데다 산소전달입자 내구성 문제로 장시간 운전에 실패했다.
이중호 전력연구원장은 “3MWth 매체순환연소 증기생산 파일럿 실증설비는 온실가스와 미세먼지를 배출하지 않는 친환경 가스발전 및 산업용 보일러 개발의 핵심 연구시설로 혁신적이고 경제적으로 탄소중립 실현을 선도할 것”이라며 “온실가스 저감 정책과 에너지 패러다임의 전환에도 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이상복 기자 lsb@e2news.com