효율 42%…신기술 적용시 70%대로 상승
[한국에너지신문] 석탄가스화복합발전소(IGCC)는 석탄을 고온 고압에서 연소(열분해)시켜 얻은 가스를 정제해 연료로 만들어 가스터빈과 증기터빈을 돌리는 방식으로 전기를 생산한다. 정제되는 가스는 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스다.
유해물질과 오염물질이 거의 나오지 않기 때문에 환경 문제에도 대응할 수 있고, 발전효율은 기존 설비에 비해 40%나 높아 차세대 친환경 고효율 발전 방식으로 알려져 있다.
석탄은 값싼 원료이지만, 정제하는 비용은 추가로 들기 때문에 경제성이 일반적인 석탄화력발전에 비해 떨어진다는 평가도 있다. 하지만 다양한 환경비용과 안전비용 등 마이너스 외부효과를 감안하면 경제성을 상쇄한다는 주장이 이와 맞서고 있다.
국내 발전사 중 석탄가스화 발전을 선도적으로 도입하고 있는 회사는 한국서부발전이다. 이 회사는 세계 일곱 번째, 한국 최초로 충남 태안발전본부에서 이를 운영하고 있다. 오염물질 배출 ‘0’을 도모하면서 장기적으로 대기 배출 가스가 LNG 발전보다 청정하고 발전 원가가 석탄 발전소보다 더 저렴한 기술을 확보하는 것이 이 회사의 목표다.
이를 위해 서부발전은 연료를 덜 들이고 오염물질 배출도 줄이기 위해 효율성 향상을 계속해서 추구하고 있다. 이 회사는 차세대 한국형 IGCC에 500㎿급으로 실증 실험을 진행 중인 신기술을 적용하면 효율을 70%까지 올릴 수 있다고 자신하고 있다.
물을 전기분해해 수소-산소 혼합가스를 만들어 이를 가스터빈에 적용하면 기존 발전방식보다 효율이 획기적으로 향상된다는 것. 현재 효율 수준은 42% 정도다. 이 기술은 약 400억 원을 들여 서울대, 두산중공업 등이 개발을 준비하고 있다.
한편 IGCC 기술은 대체천연가스(SNG), 석탄액화(CTL), 화학 원료 생산 등 다양한 분야에 파급효과가 있다. 합성가스와 연료전지를 융합한 석탄가스화 연료전지(IGFC)는 효율이 55% 이상 증가된다.
이산화탄소 포집 및 저장 기술에도 접목할 수 있다. 미세먼지도 합성가스를 먼저 만든 뒤에 연소 전에 원인물질을 비교적 간편하게 제거할 수 있다는 점은 이 기술의 친환경성을 더욱 높여준다.
최근 석탄가스화와 관련해 주목받는 분야는 석탄 합성가스에서 고순도 수소를 제조하는 공정이다. 서부발전과 전력연구원, 고등기술연구원, 영남대학교, 민간기업 피티케이 등은 지난해 석탄을 수소가스로 바꾼 후 연료전지를 통해 전기를 생산하는 ‘석탄가스화 연료전지 복합발전’용 고순도 수소 생산 시스템을 개발했다.
석탄 합성가스에 포함된 일산화탄소, 황화합물, 미세분진 등을 제거해 99.99% 이상의 고순도 수소가 시간당 160N㎥ 생산된다.
전력연구원은 이달까지 서부발전 태안화력본부 IGCC 플랜트의 석탄가스화 설비 및 100㎾급 인산 연료전지를 연계해 성능 실증을 수행하고 석탄 합성가스를 이용한 ㎿급 연료전지 발전을 위한 기반기술을 확보한다.
발전업계 관계자는 “친환경 재생에너지 정책 강화의 영향으로 석탄을 사용하는 발전소는 역적취급을 받고 있지만, 환경과 안전 및 효율을 동시에 잡는 석탄가스화 발전에는 정책의 뒷받침이 필요하다”고 말했다.
