2014년까지 한국형 300MW급 설계기술 자립·실증플랜트 건설
2014년까지 한국형 300MW급 설계기술 자립·실증플랜트 건설
  • 변국영 기자
  • 승인 2009.01.02 00:00
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총 5992억원 투입 … 가스화 공정설계·단위공정 국산화 등 4개 과제 추진
발전효율 42% 이상 실현, 온실가스 배출 석탄화력 대비 10% 이상 저감

IGCC사업은 오는 2014년까지 5992억원을 투입해 한국형 300MW급 설계기술 자립과 실증플랜트 건설을 목표로 하고 있다. ▲가스화 공정설계 ▲실증플랜트 건설 ▲플랜트 운영기술개발 ▲단위공정 국산화 기술개발 ▲퓨처젠 참여의 5가지 핵심과제를 3단계에 걸쳐 추진하는 것이다.

한국형 IGCC 실증플랜트는 시스템 최적화를 통해 발전효율이 42%이상으로 세계 최고 수준을 실현하고 환경오염물질 배출농도는 매우 낮으며 온실가스 배출도 기존의 석탄화력 대비 10% 이상이 저감될 것으로 기대된다.

정부는 2006년∼2014년까지 상용급 300MW IGCC 설계기술 확보 후 실증플랜트를 제작·건설·시운전을 하는 대규모 장기 프로젝트로 석탄 IGCC 실증연구사업을 추진하고 있다.
프로젝트 추진으로 IGCC 상용기술의 체계화·종합화를 통해 10년 이후 설비 노후에 따라 폐지되는 국내 석탄화력 발전소를 국내기술 IGCC로 대체함은 물론, 해외 플랜트 수출 역량 확보도 가능할 것으로 기대된다.


첫 과제인 가스화 플랜트 설계기술 자립은 두산중공업이 맡고 있다. 가스화 기본설계 기술은 공정사를 도입하는 방식으로 추진된다. PDP가 호기당 20억원이 들어간다.
가스화·정제공정 상세설계기술은 국산화 자립을 목표로 하고 있다. PEP 호기당 200억원이 소요된다. 가스화 및 정제공정의 제작 설계기술 국산화도 추진된다.


플랜트 설계 국산화 자립과 제작 및 건설은 서부발전이 주관기관이다. 가스화 기본설계 기술은 역시 공정사를 도입하고 IGCC 플랜트 종합설계는 국산화가 추진된다.

서부발전은 이와 관련 지난해 10월 31일 한국형 IGCC 실증플랜트의 가스화 공정기술로 네덜란드에 있는 쉘을 선정하고 라이센스 계약을 체결했다.

쉘의 가스화공정은 세계 최초로 상용급 IGCC발전소를 건설해 운영 중인 기술로서 다른 공정에 비해 효율이 높고 운전 유지성이 탁월해 최근 석탄가스화기술 상용보급의 선두적인 위치를 점하고 있다.

석탄 가스화플랜트의 핵심 가자재에 대한 제작기술 이전조건으로 발주한 계약은 국내 제작사가 쉘의 독점적 품질 적격업체로서 자격을 확보함에 따라 국산화율을 향상시키고 향후 관련기술개발에 따라 확보된 선진기술을 바탕으로 해외 플랜트 수출에도 크게 기여할 것으로 예상된다.
향후 쉘사의 공정설계를 바탕으로 IGCC 종합설계를 2009년까지 완료하고 2단계인 2010년에 태안화력 부지에 300MW급 IGCC 실증플랜트 건설에 착수해 2012년 설치를 완료할 예정이다. 또한 설치 후 2년간 실증운전을 통해 한국형 IGCC의 설계기술을 확보해 2014년에 종합 준공할 계획으로 있다.

세 번째 과제인 실증플랜트 운영기술개발은 전력연구원이 주도하고 있다. IGCC 플랜트 운전 신뢰도 향상을 위한 운영기술 개발 및 인력 양성이 추진된다.

78∼82%인 현재 실증설비 가동률을 석탄화력 수준인 92% 이상으로 향상시키는 작업이 진행된다. 이를 위해 석탄가스용 가스터빈 연소 최적화 기술 개발과 플랜트 실시간 운전 감시 시스템 개발 및 운용자 교육이 이뤄지고 운전훈련 시뮬레이터 개발이 진행된다.

파일럿 테스터 베드 및 단위공정 국산화도 전력연구원이 앞장서 추진하고 있다. 이미 설치된 가스화설비를 이용한 가스화기 부품 국산화 기술개발을 목표로 하고 있다.

전력연구원에 일일 30톤의 파일럿 테스트 베드를 구축하고 탄종시험, 실증 플랜트 운전 예비실험, 국산화 부품 신뢰도 시험, 탈황 및 집진공정 국산화 개발이 단계적으로 진행된다.
정부는 IGCC 상용기술 확보를 위한 300MW급 석탄 IGCC 실증연구사업과 미국의 차세대 무공해 발전소 개발사업인 ‘Future Gen 프로젝트’ 참여하고 있다.

제2세대 IGCC로 불리는 무공해 발전소인 퓨처 젠 상용화를 위해 2004년∼2015년까지 총 9억5000만 달러를 투자, 275MW급 실증 플랜트를 설계·건설·운전하는 미국 퓨처 젠 프로젝트를 추진할 방침이다. 향후 확보될 IGCC 상용기술을 기반으로 한국형 퓨처 젠 개발에 필요한 미래 발전기술 확보를 위해 한전, 두산중공업 등 관련 기업과 컨소시엄을 구성해 미국 퓨처 젠 프로젝트에 참여할 계획이다. 퓨처젠은 석탄을 가스화해 수소와 전기를 생산하고 발생하는 이산화탄소를 영구 분리 저장하는 차세대 무공해 발전시스템으로 우리나라는 미국이 주도하는 CSLP포럼(21개 회원국)에 가입, 275MW급 실증용 발전소건설에 100억원을 투자키로 한 바 있다.



IGCC 응용기술

잔사유 IGCC·IGFC ‘주목’

중질잔사유는 원유를 정제하고 남은 최종 잔재물로서 감압증류 시 나오는 감압잔사유 및 아스팔트와 열분해공정에서 나오는 코크ㆍ타르ㆍ피치 등을 말한다.

중질잔사유를 이용한 IGCC는 가스화-정제-합성가스·열 또는 수소이용기술이 결합된 형태로 환경문제와 중질유 잉여 문제를 풀 수 있는 매우 적절한 해법의 하나로 제시되고 있다.

국내 정유산업의 실정을 고려할 때 저급 초중질유인 잔사유를 직접 연료로 해 정유공정에 필요한 고가의 수소를 추출 생산함과 동시에 천연가스 복합화력에 근접한 수준의 청정발전을 할 수 있는 IGCC 발전방식의 도입은 국내 석유 수급구조의 변화에 대처할 수 있는 대안이 될 것으로 기대된다.

IGFC(석탄가스화연료전지복합발전)기술은 석탄가스화기술과 고온연료전지기술의 조합으로 풍부한 에너지원인 석탄으로부터 환경친화적이며 고효율인 전력을 생산하는 것을 목표로 하고 있다.

IGFC 기술은 현재 상용화에 근접한 차세대 발전기술인 IGCC로부터 한 단계 발전된 기술로 일본, 미국 등 선진국에서는 2020∼2030년에 상용화가 가능할 것으로 예측되는 미래 발전기술이다.

IGFC기술은 석탄을 가스화해 석탄가스를 생산하고 생산된 석탄가스에 포함된 불순문을 제거하는 공정을 거쳐서 정제된 가스를 고온에서 작동되는 연료전지에 공급해 전력을 일부 생산하고 연료전지에 의해 사용되지 못한 석탄가스는 연소시켜 터빈으로 전력을 생산한다.

 

 


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