산소 주고받을 수 있는 입자 사용해 이산화탄소 원천적으로 분리
[데일리e뉴스= 전수영 기자] 이산화탄소가 분리 배출되면서 초미세먼지 유발물질인 질소산화물의 저감도 가능한 세계 최고 수준의 차세대 가스발전 기술이 국내 연구진에 의해 개발되고 있다.
한국에너지기술연구원의 류호정 본부장 연구진은 산-학-연 협력을 통해 별도의 분리설비 없이 이산화탄소가 98% 이상 원천적으로 분리 배출되고, 초미세먼지 유발물질인 질소산화물도 저감할 수 있는 '케미컬루핑 연소 기술' 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.
연구진에 따르면 케미컬루핑 연소기술은 산소를 주고받을 수 있는 입자를 사용해 한쪽에서는 공기 중 산소를 흡수하고, 다른 쪽에서는 산소를 내어줘 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.
하지만 케미컬루핑 연소기술은 공기와 연료가 직접 반응하는 대신 산소를 전달하는 입자를 사용해, 연료가 연소하면 이산화탄소가 남게 돼 별도의 분리설비 없이도 이산화탄소를 분리할 수 있다.
산소를 주고받는 데 사용한 입자는 두 개의 반응기 사이를 계속해서 순환하면서 재생해 사용할 수 있으며, 공기와 입자의 반응은 화염이 없는 조건에서 일어나므로 2차 미세먼지 유발물질인 질소산화물의 발생도 줄일 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.
연구진이 개발한 기술은 세계 최초로 고압 조건에서 운전되는 0.5MWth급 케미컬루핑 플랜트에서 200시간 이상의 장기 연속운전을 실증한 기술이다. 이산화탄소가 98% 이상 고농도로 배출되며, 총 질소산화물 배출농도도 15ppm 정도로 배출되는 세계 최고 수준의 기술이다.
연구진은 케미컬루핑 연소기술을 활용할 경우 100MW 천연가스발전 기준으로 연간 운영이익 144억원, 발전효율 4% 상승, 이산화탄소 포집비용 30% 절감, 연간 15만t의 이산화탄소 감축이 가능할 것으로 예상한다. 향후 가스발전소의 온실가스 포집을 위한 차세대 기술로 각광받을 것으로 기대한다.
류호정 본부장은 "기존 석탄화력발전소에는 현재 국내에서 개발한 연소 후 포집기술의 적용이 필요하지만, 새로 건설되는 가스발전소에는 미래 신기술을 접목해 이산화탄소 포집 비용을 획기적으로 저감해야 한다"며 "세계 최고 수준의 케미컬루핑 연소기술 적용으로 온실가스 원천분리가 가능한 차세대 발전기술을 실증하는 데 기여할 계획"이라고 말했다.
