IGCC 발전, 한국의 에너지를 발전하다

IGCC 발전, 한국의 에너지를 발전하다

 

 

 

 왜 이렇게 많은 사람들이 석탄화력발전소를 문제 삼고 신재생에너지를 외칠까? 그것은 바로 석탄화력발전소에서 배출 되는 대기 오염 물질이 문제이기 때문이다.  그렇다면 석탄을 사용해도 오염 물질이 나오지 않는다면 어떨까? 이 해답은 바로 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle, 석탄가스화발전설비) 기술에 있다.

 IGCC 발전소는 석탄을 고온, 고압에서 연소시켜 얻은 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성 가스를 정제한 연료로 만들어 가스 터빈과 증기 터빈을 돌리는 고효율 친환경 발전 시스템으로 발전 효율이 40%로 기존보다 높은 효율을 구현할 수 있고 유해 물질과 오염 물질이 거의 나오지 않는다는 최대 강점이 있다.

 

 

◆ 효율성 증가

[사진 1. 석탄가스화발전소(IGCC)의 모습]

출처: 한국서부발전

[그림 1. 한국형 IGCC의 개념도]

출처: 한국서부발전

 

 차세대 친환경 발전소인 석탄가스화발전소는 석탄 등 상대적으로 값싼 원료를 열을 가하여 열분해하는 과정에서 발생되는 가스로 전기를 만드는 친환경 발전 방식으로 경제성은 석탄화력발전에 비해 떨어지지만, 에너지 안전 측면과 친환경성 측면은 더욱더 우수하다.

 특히 한국서부발전은 '오염물질 제로배출(Zero Emission)'을 도모하여 장기적으로 대기 배출 가스가 LNG 발전보다 청정하고 발전 원가가 석탄 발전소보다 더 저렴한 기술을 확보하겠다고 하였다. 또한 전세계적으로 7번째, 한국에서는 최초로 충남 태안군 태안발전본부에서 IGCC(석탄가스화발전설비)를 운영하고 있고 이를 통해서 미세먼지와 황산화물(SOx)를 제거하여 오염물질이 거의 발생하지 않는 깨끗한 발전 설비라고 한다.

 

[표 1. 석탄 화력과 차세대 IGCC 비교표]

출처: 한국서부발전

 한국서부발전은 여기서 그치지 않고 계속해서 효율성 향상을 추진하고 있다. 효율성이란 전기를 만들기 위해 소모되는 에너지에 대한 발전량의 비율을 뜻하는 것으로 효율이 높을수록 그만큼 연료가 덜 소모되고 오염물질 배출도 적어지는 것이다. 한국서부발전 관계자에 따르면 ' 차세대 한국형 IGCC는 500MW급으로 실증 실험 추진 중인 물분해 가스(수소 산소 혼합가스)를 가스 터빈에 적용하는 기술 개발에 성공할 경우 효율성을 70%이상 시현이 가능하다.'고 발표하였다. 이는 현재 42% 수준의 효율성을 나타내는 정도에서는 매우 획기적인 효율성의 증가율이라고 할 수 있다. 물분해가스 혼합 발전 기술은 약 400억 원 투입과 함께 서울대, 두산중공업, 중국신러지발전유한공사 등이 참여할 예정이다.

 또한, 한국서부발전은 발전 찌꺼기인 석탄저회(석탄바닥재)를 친환경 무기물질인 산업 및 건축용 미네랄 섬유(내화재, 충전재로 사용)로 100% 재탄생시킬 예정이고, 미네랄 섬유 실증 설비를 실증이 완료 되는대로 상용화에 나서겠다고 하였다. 한국서부발전은 '전세계적인 전력 사업 패러다임 변화에 따라 친환경에너지, 석탄가스화, 폐기물 자원화 등 신기술을 활용한 발전 사업 기술 개발을 진행하고 있고 국민 경제와 건강을 향상하기 위하여 경쟁력을 최고 수준으로 배양할 것'이라고 강조했다. 

 

 

◆ 일자리 창출

 

[그림 2. 청정 석탄에너지]

출처: 녹색경제

 

 이번 포항 지진을 계기로 문재인 정부의 탈원전 에너지 정책의 정당성에 힘이 실릴 것이라고 예견된 가운데, 친환경적인 발전 방식을 도입하는 방식에 일자리 지표도 크게 늘릴 수 있는 산업정책 아이디어가 나왔고 이의 해답은 IGCC(석탄가스화) 복합화력발전기술과 발전후 폐기물(석탄저회)의 건축자재 상품화라고 예견하였다.

 특히 에너지 경쟁과 외교 보안 문제가 맞물린 천연가스 해법은 단기적으로 해결하기가 어려우므로 대신 이미 한국서부발전에서 사용하고 있는 기술인 IGCC를 이용해 원전을 대체하고 일자리를 많이 만들 수 있다고 에너지 전문가들이 주장하였다. 그들의 주장에 따르면 한국형 IGCC로 기존 석탄 화력 500MW 기준 48기를 대체할 경우 연 5800명의 일자리가 창출된다고 한다. 더 자세한 예를 들면, 한국서부발전 IGCC 발전소에 투입된 인원은 연 61만명으로 이와 같은 발전소를 48개 짓는다면 연 2928만명(61만X48)의 규모이고 8시간씩 3교대로 나누고 3년의 일자리를 1년씩 나누면 일자리의 인원 수는 기하급수적으로 증가하게 된다.

 또한, 한국서부발전에서 하루에 생성되는 400~500t의 석탄저회(바닥재)를 이용해 만든 친환경 무기물질의 가격은 톤(t)당 120만원 수준으로 그냥 벌어지는 찌꺼기에서 돈을 더 벌어들일 수 있는 상품이 되었다. 이러한 석탄저회를 이용해 만든 친환경 무기물질을 건축용 자재로 사용한다면 현재 사용되는 폐암의 2번째 원인인 라돈을 배출하는 석면을 대체할 수 있어 국가 전체의 보건적, 위생적인 면에서도 전체적인 비용과 효용이 좋아질 것이라고 관측된다.

 더욱이, IGCC(석탄가스화발전설비) 기술은 대체천연가스(SNG), 석탄액화(CTL), 수소 생산, 화학 원료를 생산하는 기술로도 확대할 수 있고 합성가스와 연료전지를 융합한 석탄가스화 연료전지(IGFC)는 효율이 55%이상 증가할 수 있으며, 이산화탄소 포집 및 저장 기술(CCS)인 다양한 기술에 접목할 수 있어 발전소 및 다양한 발전 회사에서 이러한 기술을 개발하고 사용하면 그에 따른 인력 필요에 따라 일자리 창출이 기하급수적으로 증가할 수 있지 않을까 생각된다.

 

 

◆ 오염 물질이 아예 배출되지 않는 신재생 에너지를 이용하여 전기를 생산하기 위해 이를 연구하고 개발하는 것도 중요하지만 현재 전세계적으로 이용되고 있는 석탄 발전의 단점을 극복하여 경제성과 환경성을 증가시킨 기술인 IGCC(석탄가스화발전설비) 또한 기존의 것을 더 좋은 것으로 승화시킨 나이스한 기술이라고 생각한다. 특히 가장 주목할 점은 기존 석탄화력 발전효율이 38~42% 대비인데 IGCC 기술은 현재 발전 효율이 약 42%로 오염 물질도 배출되지 않아 친환경적인데 더군다나 효율까지 더 높다는 것이다. 석탄 화력 발전시 가장 문제가 되는 오염물질인 황산화물이나 질소 산화물을 제거할 수 있는 것도 강점인데 사람들이 아주 관심 많은 미세먼지 또한 합성 가스 생산 후 연소 전에 제거할 수 있다는 점이 또 다른 강점이라고 생각한다. IGCC 기술은 대규모 실증 플랜트로서 많은 기술을 이용하는 것으로 대체천연가스(SNG), 석탄액화(CTL), 수소 생산, 화학 원료를 생산하는 기술로도 확대할 수 있어 다양한 연계기술 접목 및 적용도 기대되는 바이다.