석탄화력발전소서 이산화탄소 원천 분리 기술 개발
에너지기술연구원 '순 산소 순환유동층 보일러' 구현
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 석탄 화력발전 이산화탄소를 원천 분리할 수 있는 보일러 기술이 등장했다.
한국에너지기술연구원(에너지연)은 선도원 박사 연구진이 순 산소 순환유동층 보일러 원천 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
현재 석탄화력발전소에 가장 많이 사용되는 방식은 미분탄 보일러(PC·Pulverized Combustion)다.
잘게 빻은 석탄(10㎛ 이하 크기)을 분사해 태운다.
그런데 높은 연소 온도 때문에 질소산화물 배출량이 많다는 한계를 가지고 있다.
별도의 탈황설비를 필요로 하는 등 경제·환경적 부담도 크다.
반면 연료가 완전히 연소할 때까지 지속해서 순환하는 순환유동층(CFB·Circulating Fluidized-bed) 보일러의 경우엔 상대적으로 질소산화물 배출량이 적다.
불활성 유동 매체를 활용해 낮은 연소 온도를 유지하는 덕분이다.
저급 탄이나 바이오매스 등 저렴한 연료를 사용할 수도 있고, 석회석을 통한 탈황도 가능하다.
에너지연 연구팀은 국내 최초로 순환유동층 보일러에 순 산소 연소 기술을 적용했다.
순 산소 연소 기술은 전·후처리 공정 없이 오직 연소만으로 고농도 이산화탄소를 포집할 수 있다.
공기 대신 순수 산소를 태우는 순 산소 연소 기술을 적용하면 배기가스에 이산화탄소와 수분만 존재하게 된다.
이때 수분을 응축해 제거하면 고농도 이산화탄소를 얻을 수 있게 된다.
가스가 굴뚝에서 빠져나오기 전에 송풍기를 이용해 재순환하고, 공급된 순 산소와 혼합해 연소로로 주입하는 원리다.
내부 전력 사용 증가와 발전 효율 감소 문제가 남았으나, 추가 연구로 한계를 극복할 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.
에너지연 온실가스연구실 선도원 박사는 "물이 바로 증기로 변하는 임계점 상태에서 보일러를 가동하면 순 산소 연소의 단점을 억제할 수 있다"며 "높은 발전효율과 온실가스 저감으로 기존 석탄 화력 발전시장 패러다임 변화를 일으킬 것"이라고 말했다.
연구팀은 초임계 적용 기술을 내년부터 2021년까지 만들어 낼 방침이다.
아울러 기술 제휴를 통해 300㎿e(메가와트 일렉트릭)급 국산 초임계 순산소 순환유동층 보일러 제작에도 나설 예정이다.
walden@yna.co.kr
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