[창간특집] 로봇이 캐낸 무연탄 바이오매스 혼합연료로

[이투뉴스] 만년 적자 경영으로 힘겨워 하던 대한석탄공사에 훈풍이 불고 있다. 올해 적극적인 사업다각화, 외연확대 등으로 미래 성장동력 개발이 가시화되고 있기 때문이다. 

지난달 25일 전라남도 화순군 화순광업소에선 특별한 행사가 열렸다. 이날 공사는 3년여의 노력끝에 처음으로 '바이오매스 혼합성형연료 가스화장치'를 외부에 공개했다.

이 가스화 장치를 이용하면 국내 무연탄과 폐플라스틱 및 바이오매스를 혼합해 청정 가스화 연료를 얻어낼 수 있다. 1.5톤급 석유보일러 대체효과와 400여명 정도의 목욕수 공급, 사무실 난방도 가능하다.

그동안 국내 무연탄은 회분(석탄이 탄 뒤에 남는 불연성 광물질) 함량이 높고 반응성 및 발열량이 낮아 산업용 열원으로 사용하기 어렵다는 이유로 발전용과 연탄 외에는 소비처가 없었다. 

산업용으로 사용하려면 국내탄의 경우 발열량 물질첨가가 불가피하다는 얘기다. 이에 따라 공사는 폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 연구계획을 구상했다.

폐플라스틱의 경우 연간 250만톤이 발생해 약 72%정도가 매립 및 소각을 거치는데, 이를 이용한 국내탄의 가스화 장치 연구개발은 무연탄에 대한 소비처 개발과 폐기물 재활용에도 부응한다는 설명이다.

특히 이번 가스화 장치개발은 에너지관리공단 국가과제로 선정돼 2단계에 걸쳐 지원을 받았다.

석탄공사는 1차 연구에 총 3억원을 투입, 2007년까지 2년간 일일 혼합연료 1톤 규모로(연료소비량기준) 시운전 1단계 실증을 거쳤다. 이어 2008년부터 최근까지 14억원의 연구비를 투입, 실용화 단계를 밟고 있다.

그 결과 고온공기제조장치 겸용 개질기 및 가스장치 상세 설계를 통해 하루 10톤 소비규모의 무연탄 소화가 가능하게 됐다. 이 기술개발은 무연탄·폐플라스틱·바이오매스 성형연료 가스화에 의해 생성되는 합성가스(CO+H2) 제조기술의 공이 컸다.

김 소장은 "현재 상업화를 위한 소비처조사와 공급방안 계획을 구상하고 있다"며 "소성로와 건조로 또는 화학공장, 제지공장, 목욕시설과 같은 중·소형 유류 보일러의 대체열원으로 이용하는 방안을 검토 중"이라고 말했다. 

석탄가스화는 폐기물 감량과 폐기물로부터 유용한 가스 및 에너지를 회수하는 효율적인 방법으로 평가받고 있다. 또 가스화를 통해 생성된 합성가스의 용도가 다양해 폐기물 처리기술 중 가장 경제적이고 안정적인 기술로 꼽힌다.

공사는 지난해 상용화 방안을 마련한데 이어 향후 공장설계에 들어가 올해 공장건설안을 마련할 계획이다.

한편 소비처에서는 신재생에너지 관련 정부 융자제도 이용이 가능하다. 신청액의 90%를 에너지관리공단에서 지원하고, 10년 거치 및 5년 분할 상환의 제도를 이용할 수 있다고 한다.               

석탄공사의 두번째 변신은 바로 수십년간 광원(광부)에 의지해 온 채탄업무 일부를 채탄로봇으로 전환하는 내용이다. 현재 관련 연구 및 사업화를 위해 유관기관 및 기업들과 긴밀한 협의를 벌이고 있다. 

공사는 기계연구원, ㈜하이드로메틱스, 한국과학기술원 등과 추진해온 '지능형 자원개발 로봇' 연구에 정부가 30억원을 지원키로 함에 따라 지난해 10월 대전에서 착수 기념식을 갖고 본격적 개발에 뛰어들었다.

김 소장은 "현재 석탄이 생산되는 막장은 출입구에서 지하로 2~7km를 들어가야 하므로 하루 작업시간이 4~5시간에 불과하다"며 "채굴이 진전될수록 점점 더 심부화가 됨으로 생산성이 낮을 수 밖에 없다"고 말했다.

공사는 이번 연구를 통해 1세대 모델을 선보이는 것을 시작으로 지속적인 로봇개발 추진과 함께 향후 로봇을 생산하는 실증단지를 포함한 연구단지를 확대를 나갈 방침이다.

또 채탄로봇의 현장배치가 시작되면 석탄산업에 획기적인 변화와 함께 생산성이 30% 정도 높아지고 수지 개선 효과도 연간 250억에서 400억원에 이를 것으로 내다보고 있다.

김 소장은 "늦어도 내년 상반기까지 화순 광업소에 채탄로봇을 시험투입되게 된다"며 "이 로봇은 단순히 채탄용에 머물지 않고 극한 상황에서의 지하자원 개발, 테러방지용, 재난 구조용 등 원천기술의 적용범위는 매우 넓다"고 말했다.

그는 "로봇개발이 현실화되면 탄광의 개념이 바뀌고 직원들의 노동강도 역시 완화될것으로 기대된다"고 덧붙였다.

[미니인터뷰] 김재호 석탄공사 기술소장

소비처 입장에서는 기존 B-C유를 사용하는것보다 에너지비용이 50% 이상 절감돼 석유류 대체 및 사용감소에 따른 수입 대체효과가 있을 것이다.

가스화장치를 소성공장등에 보급해 혼합성형연료를 보급할 때 10만톤 공장 규모일 경우 공사 내부수익율 34% 향상과 연간 45억원 내외의 순이익이 기대된다.
   
◆ 가스화장치 공장설계 추진에 애로사항은?

혼합제조 연료공장을 어느곳에 짓느냐가 과제다. 수송비와 관련해 폐플라스틱 250만톤이 수거되지만 어떤 중간업자와 거래를 하든 수송공장과 가까우면서 수송비가 덜들게 해야 한다. 올해 안으로 보급방안이 나온 후 투자, 공장설계, 건설 등이 내년안에 조속히 실행돼야 한다.

◆ 현재 채탄용로봇 개발은 어느단계에 와 있는가?

굴진 막장은 고온다습하고 분진이 많으며 항시 위험성이 따른다. 매몰사고 등 작업 여건이 열악하지만 최전방 작업은 로봇으로 하자는 뜻으로 출발한 연구다.

업무협약 체결 이후 매년 타 기관에서 9억원, 공사에서 1억원씩 모두 3년간 30억을 투입했다. 현재 한달에 한차례씩 현장 관계자들과 접촉하고 있다. 장성· 도계· 화순 추진 TF팀도 구성했다.

권영석 기자 ysk82@e2news.com