별도 설비없이 이산화탄소 분리 배출되는 차세대 가스발전 탄생

에너지연, 이산화탄소 98% 이상 배출되는 가스발전 기술 확보
'케미컬루핑 연소 기술' 초미세먼지 유발 '질소산화물' 저감도
100㎹ 기준 연간 운영이익 144억 원·이산화탄소 15만ｔ 감축 가능

케미컬루핑 연소기술 개념도. 에너지연 제공

별도의 분리 설비 없이 이산화탄소 98% 이상이 원천적으로 분리 배출되는 체계 최고 수준의 차세대 가스발전 기술이 국내 연구진에 의해 탄생했다. 성능 검증을 거쳐 완성된 기술이 현장에 적용될 경우 환경 오염 저감은 물론 경제적 비용 절감까지 기대할 수 있다.

한국에너지기술연구원(에너지연) 류호정 본부장 연구진은 산·학·연 협력으로 별도의 분리설비 없이 이산화탄소가 98% 이상으로 원천적으로 분리 배출되고 초미세먼지 유발 물질인 질소산화물도 저감할 수 있는 '케미컬루핑 연소기술' 개발에 성공했다.

케미컬루핑 연소기술은 산소를 주고받을 수 있는 입자를 사용해 한쪽에서는 공기 중의 산소를 흡수하고 다른 쪽에서는 산소를 내어 줘 연료와 연소해, 공기와 이산화탄소가 혼합되지 않아 이산화탄소를 원천적으로 분리할 수 있는 미래 발전 기술이다.

기존 가스발전 기술은 공기 중에 포함된 산소가 연료와 반응해 이산화탄소와 수증기를 생성하면서 공기 중에 포함된 질소와 혼합돼 배출된다. 배출된 다량의 질소에는 이산화탄소가 포함돼 있어 이산화탄소를 분리하기 위해서는 별도의 포집 설비가 필요했다.

케미컬루핑 연소기술은 공기와 연료가 직접 반응하는 대신 산소를 전달하는 입자를 사용하므로 별도의 분리설비 없이도 이산화탄소를 분리할 수 있다.

연구진이 개발한 기술은 세계 최초로 고압 조건에서 운전되는 0.5MWth급 케미컬루핑 플랜트에서 200시간 이상의 장기연속운전을 실증한 기술로 이산화탄소가 98% 이상 고농도로 배출되며 총 질소산화물 배출농도도 15ppm 정도로 배출되는 세계 최고 수준이다.

연구진은 케미컬루핑 연소기술을 이용할 경우 100㎹ 천연가스발전 기준으로 연간 운영이익 144억 원, 발전효율 상승 4%, 이산화탄소 포집비용 30% 절감, 연간 15만ｔ의 이산화탄소 감축이 가능할 것으로 예상하고 있으며 향후 가스발전소 온실가스 포집을 위한 차세대 기술로 각광 받을 것으로 예상하고 있다.

류호정 기후변화연구본부장은 "기존 석탄화력 발전소에는 현재 국내에서 개발한 연소 후 포집기술의 적용이 필요하지만 새로 건설되는 가스발전소의 경우 미래 신기술을 접목해 이산화탄소 포집비용을 획기적으로 저감해야 한다"며 "세계 최고수준의 케미컬루핑 연소기술 적용을 통해 온실가스 원천분리가 가능한 차세대 발전기술을 실증하는 데 기여할 계획"이라고 밝혔다. 임효인 기자