에너지기술연구원, 이산화탄소 분리·미세먼지 저감
에너지기술연구원, 이산화탄소 분리·미세먼지 저감
  • 한국에너지
  • 승인 2020.04.20 17:12
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이산화탄소 98% 배출...
가스발전 신기술 개발
한국에너지기술연구원이 개발한  케미컬 루핑 연소기술
한국에너지기술연구원이 개발한 케미컬 루핑 연소기술

[한국에너지신문] 국내 연구진이 온실가스의 주범인 이산화탄소가 원천적으로 분리 배출되면서 초미세먼지 유발물질인 질소산화물의 저감도 가능한 세계 최고수준의 차세대 가스발전 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원은 산·학·연 협력으로 별도의 분리설비 없이 이산화탄소가 98% 이상으로 원천적으로 분리 배출되고 초미세먼지 유발 물질인 질소산화물도 저감할 수 있는 ‘케미컬루핑 연소 기술’ 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

기존 가스발전 기술은 공기 중에 포함된 산소가 연료와 반응해 이산화탄소, 수증기를 생성하면서 공기 중에 포함된 질소와 혼합돼 배출된다. 
배출된 다량의 질소에는 이산화탄소가 포함돼 있어 이산화탄소를 분리하기 위해서는 별도의 포집 설비가 필요했다.
하지만 ‘케미컬루핑 연소기술’은 공기와 연료가 직접 반응하는 대신 산소를 전달하는 입자를 사용, 연료가 연소되면 이산화탄소와 수증기만 배출된다. 온도를 낮춰 수증기를 액체인 물로 바꿔주면 기체 중에는 이산화탄소만 남게 돼 별도의 분리설비 없이도 이산화탄소를 분리할 수 있다.
산소를 주고받는데 사용한 입자는 두 개의 반응기 사이를 계속적으로 순환하면서 재생해 사용할 수 있다. 공기와 입자의 반응은 화염이 없는 조건에서 일어나므로 2차 미세먼지 유발물질인 질소산화물의 발생도 저감할 수 있다. 

이번에 연구진이 개발한 기술은 세계 최초로 고압 조건에서 운전되는 0.5 MWth급 케미컬루핑 플랜트에서 200시간 이상의 장기연속운전을 실증했다. 이를 통해 이산화탄소가 98% 이상 고농도로 배출되며 총 질소산화물 배출농도는 15 ppm 정도로 배출되는 세계 최고 수준의 기술임을 확인했다.
연구진은 해당기술을 이용할 경우 100 MW 천연가스발전 기준으로 연간 운영이익 144억원, 발전효율 상승 4%, 이산화탄소 포집비용 30% 절감, 연간 15만t의 이산화탄소 감축이 가능해 향후 가스발전소 온실가스 포집을 위한 차세대 기술로 각광받을 것으로 예상하고 있다. 

한국에너지기술연구원 류호정 기후변화연구본부장은 “기존 석탄화력 발전소에는 현재 국내에서 개발한 연소 후 포집기술의 적용이 필요하지만 새로 건설되는 가스발전소의 경우 미래 신기술을 접목, 이산화탄소 포집비용을 획기적으로 저감해야 한다”며 “세계 최고수준의 기술 적용을 통해 온실가스 원천분리가 가능한 차세대 발전기술을 실증하는데 기여할 계획”이라고 밝혔다.
한편 에경연 에너지수요관리핵심기술개발사업의 일환으로 진행된 이번 기술개발은 한국전력공사 전력연구원, 건국대학교, 충남대학교, 영남대학교, 전북대학교가 참여했다.


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