2021-01-26 13:49 (화)
[기고] 우리나라 미래 친환경 발전기술을 말한다 / 김동섭 한국서부발전(주) 기술본부장
상태바
[기고] 우리나라 미래 친환경 발전기술을 말한다 / 김동섭 한국서부발전(주) 기술본부장
  • KNS뉴스통신
  • 승인 2017.09.07 14:30
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

김동섭 한국서부발전(주) 기술본부장

요즘 친환경 발전기술 하면 대부분 신재생에너지 발전기술인 태양광, 풍력, 연료전지, 바이오매스 등을 생각하게 된다. 정부는 2030년까지 전체 발전량의 약 20%를 신재생에너지로 대체하는 것을 목표로 제시하고 있다.

하지만 앞으로도 상당기간 기존의 화석연료 발전기술을 공존할 수 밖에 없다. 천연가스발전소로 석탄과 원자력발전을 대체한다 하지만 천연가스발전소도 석탄화력 이산화탄소 배출의 약 48% 정도 이산화탄소를 배출하고 있다.

그렇다면 기존의 화석연료는 대책이 없는 것인가? 기존의 화석연료를 획기적 개선할 대체 기술은 이미 있다고 본다. 석탄화력 운용시 가장 큰 문제는 환경성인데 이런 조건도 해결할 수 있는 방안을 가지고 있다. 지난 7년간 한국서부발전(주)이 국가 R&D과제로 기술을 개발하여 성공적으로 국산 개발한 석탄가스화복합발전 기술이 해결방안이라고 생각한다.

지난 2012년부터 17개 기업과 연구기관의 약 300여명의 전문가가 협업으로 참여하여 차세대 한국형 석탄가스화복합발전설비 개발을 위해 쉘의 원천기술인 380MW 석탄가스화 복합발전설비를 국산화했다. 아울러 한국형 가스발생기 테스트베드(20ton/day)도 개발하였으며 이러한 개발과정을 통하여 많은 기술력을 확보하였다.

석탄가스화 발전설비 성능시험결과 환경성은 천연가스발전소보다 우수한 것을 확인하였다. 효율은 42%로 500MW 석탄화력보다 1~2%p 높은 수준이나 건설비가 고가인 것이 장애요인이다.

그러나 현재 일본에서는 효율 48%의 석탄가스화 복합발전을 건설하고 있는 등, 효율을 50% 이상으로 향상할 수 있는 기초기술이 이미 확보되어, 중장기적으로 최신 1000MW 석탄화력에 비하여 원가경쟁력이 떨어지지 않는다.

우리도 확보된 기술력을 바탕으로 환경성은 천연가스발전소보다 깨끗하고 원가는 원자력에 버금가는 한국형 대용량 석탄가스화복합발전설비를 개발하여 기존 석탄화력의 대체전략으로 활용해야 한다.

굴뚝 없애고 발전소에서 사용한 공기 더 깨끗하도록 운영해야

발전소에서 환경에 영향을 주는 것으로는 굴뚝으로 배출되는 연돌 배출물, 바다로 배출되는 온수와 석탄연소 후 남는 석탄재 등이 있는데, 미래에는 굴뚝으로 배출되는 미세먼지, 질소산화물, 황산화물 등 대기를 오염시키는 환경물질을 근절시켜야 한다.

최근 사회적으로 문제되고 있는 미세먼지를 제로화하기 위해 신기술을 태안 1호기에 시범설치하여 대폭 저감하였으나, 이에 안주하지 않고 추가기술을 개발하여 태안3호기 탈황설비에 적용함으로써 미세먼지와 황산화물질 배출을 근절할 예정이다.

현재는 굴뚝을 통해 배출물을 대기로 확산시키는 방식을 사용하고 있으나, 앞으로는 신소재를 활용하여 대기 배출물을 액화시키는 방식으로 연구개발을 하고자 한다. 대기배출가스를 액화시켜 화학자원화를 추구하며, 화학물질은 또 다른 파생 연계기술에 적용하여야 한다.

이렇게 대기배출가스를 화학자원화하면 전기생산 가치보다도 큰 부가가치를 생산할 수 있다.

미래에는 발전소에서 사용하는 공기는 사용 전 보다도 더 청결한 공기를 배출할 수 있을 것으로 확신한다. 이와 같이 기존 화석연료발전소의 굴뚝을 없애고 대기배출가스의 화학자원화로 공해에너지를 부가가치화 해야 한다.

발전소 온배수 유효에너지로 회수해야

발전소 복수기 순환수는 바닷물을 사용하고 있는데 바닷물이 냉각수로 사용되면 사용전보다 8℃ 정도 상승되어 배출되는데 이것이 해양생태계에 영향을 주어 환경오염의 요소가 될 수 있다. 또한, 발전소에서 에너지 손실이 가장 큰 것이 바닷물로 흘러 나가는 온배수 손실이며, 발전기에서 생산된 전기에너지보다도 바다로 나가는 온배수 손실이 약 20%나 많다.

온배수 손실을 제로화하기 위해서 다양한 기술을 개발하고 있으며, 이러한 기술에는 히트파이프를 이용하여 열을 회수하는 방식, 천연가스 냉열을 이용하여 발전소 효율을 높이고 온수 배출을 제로화하는 방식, 실증연구중인 온도차발전으로 전기에너지를 회수하는 방식 등이 있다. 복수기에서 배출되는 온배수에서 에너지를 회수하여 IT기술과 스마트팜 등을 융합한 지역상생은 물론 미래 일거리창출에 기여함으로써 글로벌 경쟁력을 높일 수 있는 다양한 6차 산업 사업 창출이 가능하다.

공해에너지의 자원화와 폐기물 'UP-CYCLING'해 고부가가치로

발전부산물이 폐기물로 처리되는 것을 자원화 또는 UP-CYCLING하여 부가가치를 높여야 하겠다. 발전연료를 사용하여 남은 FLY ASH와 탈황설비의 탈황석고는 이미 100% 재활용을 하고 있다. FLY ASH는 시멘트의 원료로 사용되고 있고 탈황석고는 전량 건축용자재로 재활용되고 있다.

그동안 회사장으로 처리하여 매립지 성토제 등으로 사용하던 석탄재도 탄산무기섬유 원료로 만들어 부가가치를 높이는 기술을 개발하여 실증단계에 있다.

석탄발전소에서 발전부산물 특히, 석탄재를 실시간 UP-CYCLING하여 무기섬유로 만든다면 석탄재에 비하여 300배의 부가가치가 있다. 우리 입장에서 폐기물도 다른 산업에서는 아주 요긴한 자원인 사례가 수없이 많은 만큼 이와 같이 업종간 폐기물을 융합하여 부가가치를 만드는 것이 진정한 4차 산업의 융합기술이라 생각한다.

발전소에서 회처리시스템 없이 운영할 수 있도록 설비를 구성한다는 것은 석탄발전소의 설계기준과 운영기준을 완전히 바꿀 수 있다는 것을 의미한다.

이외에도 플라즈마를 이용한 이산화탄소의 연료화기술, 석탄가스화설비의 SYN GAS의 고품질화 기술, 연료전지와 바이오발전의 융합을 통한 고효율화 기술, 석탄가스화 발전을 활용한 현지 맞춤형 분산전원용 발전방식 개발 등 글로벌 에너지시장에서 기술우위의 선점을 위한 노력을 계속할 것이다.

오늘날과 같이 전 지구적 위기의 환경문제는 내가 종사하고 있는 발전회사와 같은 에너지 회사에게 위기가 아니라 절호의 기회이며, 지금 이 순간 이러한 위기를 극복하여 21세기 에너지경제시대의 글로벌 주인공이 되기에 우리보다 더 좋은 조건을 가진 그룹은 없다고 확신한다.

우리의 세계 최고 O&M 기술과 만개한 국가 제조업 기술을 보유하고 있으며, IT, IcT, IoT기술 또한 세계적 수준으로 이 세가지 장점을 융합한 3중 창조 경제를 꽃피울 수 있다고 생각한다.

 

KNS뉴스통신 kns@kns.tv


인기기사
섹션별 최신기사
HOT 연예