▲국내외 석탄가스화 기술과 프로젝트 현황(고등기술연구원 윤용승 연구위원)
화력발전 시장은 현재 급격한 패러다임의 변화에 놓여있다. 기후변화대응을 위해서는 청정 석탄발전 방식이 아니고서는 이산화탄소 배출권 구입을 필수적일 것으로 예상된다.

1기당 2020년경에는 연간 200~300억원 규모가 소요될 것으로 보인다. 전기 생산뿐만이 아니라 합성원유, LPG 대체용 DME 생산 등 고부가가치를 얻을 수 있도록 해야한다.
선진기술사간 연합체를 만드는 추세로 인해 고효율 고가 플랜트 기술이 요구되는 선진국형 기술산업으로 진화하고 있다.  신석탄발전 분야도 선진국기술을 보유한 기업이 주도권을 쥐는 판매자 중심 시장으로 구도가 재편되고 있는 상황이다. 현재 미국, 유럽이 가장 앞서 있고 일본이 그 뒤를 따르고 있다.

국가 차원에서 지원하는 대규모 실증사업을 통해 기술을 선점하고, 자국의 온실가스 문제를 해결하는 한 방법으로 추진되고 있다. 민간 주도 실증사업에 미국은 정부가 절반을 지원하고, 일본도 30%에서 최대 90%까지 정부지원이 이뤄지고 있다.
석탄화력발전에서 발생하는 이산화탄소에 따른 규제는 2020년 정도가 되면 거의 필연적이다. 미국은 이산화탄소를 환경오염물질로 규제하는 방안을 추진 중이다.

앞으로 석탄화력의 주력기술은 USC와 IGCC, 두 가지다. 발전효율 증가 속도와 후단 이산화탄소 포집 단계에서의 경제성에 따라 주력기술간 경쟁력이 판가름 날 것이다. 다만 한 기술에 올인하지는 않을 것으로 보인다.
IGCC는 이산화탄소 규제가 현실화되고 CCS 기술이 성공하면 큰 시장도 가능하다. 미국의 경우도 지난 2006년에서 2008년까지 플랜트 건설비가 50％ 이상 늘어났고, 같은 플랜트에 대해서도 국가·지역간 건설비가 최대 35%까지 차이가 날 정도다.

지난해 예전 석탄 가스화기술 보유기업들이 다시 시장진입을 선언했고, 국내에서도 SK에너지와 포스코가 석탄가스화 기술 개발을 장기적인 관점에서 추진하기 시작했다.
중국의 석탄가스화 기술은 2000년대 들어 부상하기 시작했으며 2000톤/일 규모의 석탄가스화기를 건설하는 정도가 됐다. 현재 2가지의 석탄가스화기술(TPRI, ECUST) 상용화 단계에 와 있다.

일본도 지난해 미쯔비시중공업이 상업용 석탄 IGCC 기술을 판매하기 시작했으며, 지멘스사의 퓨쳐 에너지 가스화기술도 주목을 받고 있다. 삼성엔지니어링은 지난해 미국과 호주의 석탄가스화 프로젝트를 EPC로 수주하기도 했다.
IGCC 핵심인 가스호 블록 이외의 설비는 중국에서 대량건설을 거치면서 규격품 단위로 살 수 있는 단계까지 왔기 때문에 앞으로 건설비 저감 가능성이 높다.

▲저급탄 이용 가스화 기술(SK에너지 김규태 수석연구원)
 석유 고갈에 대한 대안으로 석탄을 사용하려면 가스화 기술이 핵심이다. 하지만 경제성이나 환경문제로 인해 보급에 걸림돌이 되고 있다. 석탄의 단위열량당 투자비는 원유정제 고도화사업의 4배, LNG 전체 밸류체인 투자비에 비해 2배 규모로 초기 투자비가 상대적으로 높은 산업이다.

석탄이 비즈니스로 발전하려면 원가경쟁력 확보를 위한 저가 석탄을 연료로 쓸 수 있는 가스화기 개발이 선행돼야 한다. 가스화기술의 경우 고급탄 용로로 고온의 분류층 가스화기가 주로 사용되고 있어 투자비 상승 요인으로 작용한다. 반응성이 우수한 저급탄은 온도, 압력이 낮은 유동층 가스화기가 유리하다. 가스화기술은 반응기 형태 발전에서 새로운 기술의 융·복합화로 발전하고 있다.

적용범위도 화학제품, 발전, 합성석유 등 다양한 형태로 커지고 있다. 저급탄 가스화는 상용 실적이 부족한 상황이다. GE, 쉘, 엑손 모빌, 쉐브론 등 세계 주요기업들은 기존 기술로 처리에 제약이 있는 저급탄 처리기술을 개발 중이다. 저급탄 처리 기술은 높은 반응성을 활용할 수 있는 낮은 운전온도의 가스화기술로 가야 한다.

낮은 운전온도의 가스화 기술은 가스화 요율이 높고, 산소요구량은 낮기 때문에 에너지비용이 적게 드는 것이 장점이다. 적은 비용의 가스화기 재질을 사용할 수 있어 투자비 절감이 가능하다.
SK에너지는 중국 내몽고 지방의 갈탄을 원료로 랩 수준 설비를 구축한 상황이다. 5가지 요소기술의 K사 가스화기 적용에 앞서 5가지 요소기술에 대한 사전 테스트를 진행 중인데 이번 실험결과를 현재 제작 중인 벤치 스케일 유동층 가스화기에 적용한 후 파일럿 설비에 최종 적용하는 것을 목표로 하고 있다.
S건설사 전담팀을 구성해 SK에너지 대덕기술원 내 부지에 파일럿 플랜트 건설이 이뤄지고 있으며, 현재 부지 정지 작업 중이다. 트랜스포트 반응기를 활용하기위해 K사와 설계를 완료하고 상세설계 진행 중이다.  
 
▲포스코 합성천연가스(SNG) 사업추진 현황(포스코 김광준 팀장)
포스코는 광양제철소 슬래그처리장 12만평에 연간 200만톤의 석탄이 필요한 연 50MW 규모의 SNG 플랜트를 건설할 계획이다.

LNG 신규 수요 증가에 따라 안정적이고 경제적인 연료공급을 위해 석탄을 가스화해 LNG를 대체하는 합성천연가스(SNG) 사업을 추진하는 것. 오는 2011년 가동 예정인 포스코파워의 신설 LNG 발전소(1250MW)에 공급하겠다는 것이다.

이를 통해 연간 약 2000억원의 LNG 수입대체 효과가 발생하는 것은 물론 천연가스보다 안정적이고 경제적으로 연료를 공급할 수 있다. SNG 설계·건설, 운영 경험을 바탕으로 해외 SNG 플랜트 건설사업에 진출하는 방안도 있다.