한국에너지기술연구원, 친환경 석탄 화력발전 원천 기술 개발

한국에너지기술연구원은 국내 연구진이 친환경 석탄 화력발전 원천 기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

'순산소 순환유동층 연소 기술'은 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출을 80% 이상 낮추고, 연소 중 이산화탄소를 90% 이상 포집할 수 있는 기술이다.

산소만으로 석탄을 태우는 '순산소 연소'와 열을 순환 시켜 석탄을 완전 연소시키는 '순환유동층 연소'가 합쳐져 탄생했다. 발전 시 저급 연료를 이용하고 이산화탄소 저감은 물론 질소 산화물, 황산화물 등 오염 물질 배출을 크게 줄여준다.

순환유동층 연소 공정은 950도 이하에서 운전된다. 기존 화력발전 기술에 비해 낮은 온도로 운영되기 때문에 열적 질소산화물이 발생하지 않는다. 연소 시에 석회석 입자를 투입해 오염 물질 배출량을 줄여 환경 설비에 대한 부담도 덜어준다.

이산화탄소 포집 설비 구성이 쉽다는 것도 특징이다. 기존 화력발전소에 산소 공급과 배기가스 재순환 설비만 추가하면 된다. 연소 중 발생하는 배기가스의 대부분은 재순환 설비를 통해 연소로에 공급돼 재사용된다. 이를 통해 굴뚝으로 배출되는 배기가스의 양을 80% 줄여 대기 오염 물질 배출량을 저감할 수 있다.

이번에 개발된 순산소 순환유동층 연소 기술은 연소 시 사용되는 산소 농도를 60% 이상으로 높일 수 있다. 고농도의 산소를 이용함으로써 연소로와 후단 설비의 크기를 줄여 건설비·운영비 절감이 가능하다.

100kW_​th급 순산소 순환유동층 연소 시스템에서 산소 농도 60% 이상으로 운전하면 200kW_​th 급 출력을 낼 수 있다. 같은 설비 용량 대비 높은 출력을 낼 수 있어 효율성이 높다.

공기 연소와 순산소 연소의 안정적 전환이 가능해 90% 이상의 이산화탄소를 포집할 수 있다는 것도 특징이다.

문태영 FEP융합연구단 박사는 "순산소 순환유동층 연소 기술에 대한 기본설계, 엔지니어링·운영기술들을 순수 국산 기술로 확보해 온실가스 원천 분리가 가능한 신발전 기술을 실증화하는데 기여할 계획"이라 밝혔다.

한편, 이번 순산소 순환유동층 연소 기술 개발은 국가과학기술연구회가 지원하는 FEP 융합연구사업의 일환으로 진행됐다. 굴뚝으로 배출되는 이산화탄소와 미세먼지가 없는 친환경 발전소 개발을 목표로 한다.

송광범 기자 postmoneynews@gmail.com

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