서부발전, 경동과 연말까지 300톤/년 실증설비 건설
고효율, 천연가스복합 수준 환경성, 수소 대량 생산
한국서부발전이 국가과제로 10여년에 걸쳐 국내 기술로 개발완료한 IGCC(Integrated Coal Gasification Combined Cycle, 석탄가스화복합발전)가 수소경제 시대 신에너지기술로 조명받고 있다.
서부발전은 충남 태안에 국내 최초로 300MW급 태안IGCC 실증플랜트를 지난 2016년 8월 준공한 이후 1년의 실증운전 과정을 거쳐 성공적으로 운영해 오고 있다고 밝혔다.
기존 석탄화력이 석탄을 공기와 혼합해 완전 연소시키는데 반해 IGCC의 석탄가스화 기술은 석탄에 적은 양의 산소를 공급하여 부분 연소시킴으로써 합성가스(CO, H2가 주성분)를 만든다.
이렇게 만들어진 합성가스는 고성능 세라믹 필터와 물리화학적 용매를 사용하는 환경설비를 통해 가스터빈에서 사용 가능토록 깨끗하게 정제된다.
공해물질 제거 후 깨끗하게 정제된 합성가스를 발전연료로 사용, 일반적인 석탄화력 발전소에서 발생하는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 먼지 등을 천연가스 발전소 수준으로 크게 줄일 수 있는 친환경기술이다.
향후 이산화탄소 포집설비 연계시 기존 석탄화력 발전소보다 경제적으로 온실가스 포집이 가능하며 최신 1000MW 석탄화력 발전 효율이 42%인데 반해 IGCC는 설비 대용량화와 고성능 가스터빈의 개발에 따라 효율을 45~48%까지 달성할 수 있는 미래형 고효율 발전 기술이다.
IGCC는 신개념의 발전설비로써 현재는 전 세계적으로도 미국, 일본 등 7개국에서만이 설비를 운영하고 있으며 우리나라와 에너지 수급 구조가 비슷한 일본에서는 후쿠시마, 히로노에 500MW급 IGCC 2기를 건설하는 등 IGCC 설비를 확대하고 있다. 특히 일본은 가스화기, 합성가스용 고효율 가스터빈, IGFC(Integrated coal Gasification Fuel Cell, 석탄가스화 연료전지) 등 IGCC 관련기술 개발에 적극 나서고 있다.
아울러, IGCC의 핵심기술인 석탄가스화에 의해 생산된 합성가스는 발전시스템에 이용하는 것뿐만 아니라 합성천연가스(메탄), 석탄액화석유, 수소 및 암모니아, 메탄올, 요소 등 화학원료 생산이 가능해 병산(Poly-Generation) 시스템을 구축할 경우 투자비 절감과 에너지 효율 향상 등 두마리 토끼를 잡을 수 있게 된다.
최근 이슈가 되고 있는 수소와 관련해서는 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 개질해서 사용하는 것보다 값싸게 전기를 생산하거나 압축, 저장하여 수소충전소 등의 수요처에 공급하는 것도 가능하다.
서부발전은 이러한 점에 착안 ▲합성가스 정제를 통한 연료전지용 고순도 수소생산과 ▲합성가스의 수성가스변위 반응에 촉매 대신 해양 미생물을 이용하는 바이오 수소생산 등 투-트랙으로 수소 생산기술 개발을 추진 중에 있다.
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 지난 3월 1톤/일(300톤/년) 용량의 실증설비 건설에 착공, 12월까지 실증운전 완료 후 경제성 평가를 거쳐 2025년에는 1000톤/년 규모로 증설할 예정이다.
300톤/년 생산시 수소연료전지차 2000대 운영이 가능한 양이다.(연간 12,000km/대 운행기준)
서부발전 관계자는 “석탄을 청정하게 사용할 수 있고 다양한 기술적 잠재 가치를 가진 IGCC를 지속적으로 발전시켜 나간다면 석탄화력의 대안으로서 국가에너지 안보에도 기여할 수 있을 것”이라며 “이를 위해 설비 대용량화와 표준화를 통한 보급 확대로 건설비를 낮추는 노력과 REC(신재생에너지 공급인증) 이행비용 보전, REC 가중치 상향 등 정책적 지원이 필요하다”고 말했다.
