이산화탄소 분리 배출하는 차세대 가스발전 기술 개발

케미컬루핑 연소기술 원리를 보여주는 개념도. 사진제공=에너지연

국내 연구진이 이산화탄소를 분리 배출하고, 초미세먼지 유발물질인 질소산화물을 줄일 수 있는 세계 최고 수준의 차세대 가스발전 기술이 나왔다.

한국에너지기술연구원(에너지연)은 기후변화연구본부 류호정 본부장 연구진이 산학연 협력으로 이산화탄소를 98% 이상 분리 배출하고, 초미세먼지 유발 물질인 질소산화물도 줄이는 ‘케미컬루핑 연소기술’을 개발했다고 7일 밝혔다.

기존 가스발전 기술은 공기와 연료를 반응시켜 이산화탄소와 수증기, 질소를 혼합해 배출한다. 이산화탄소를 분리하기위해 별도로 설비가 필요했다.

케미컬루핑 연소기술은 한쪽에서는 공기에서 산소를 흡수하고, 다른 쪽에서는 산소를 내주며 연료를 연소시킨다. 연료를 태우면 이산화탄소와 수증기만 배출된다. 온도를 낮춰 수증기를 물로 바꿔주면 기체 중에는 이산화탄소만 남는다.

별도 설비 없이 이산화탄소를 분리할 수 있다. 이산화탄소를 원천적으로 분리할 수 있는 미래 발전 기술이다. 특히 2차 미세먼지 유발물질인 질소산화물 발생도 줄일 수 있다.

연구진이 개발한 기술은 세계 최초로 고압 조건에서 돌아가는 0.5 MWth급 케미컬루핑 플랜트에서 200시간 이상 장기연속운전을 실증했다. 또 이산화탄소를 98% 이상 고농도로 배출하고, 질소산화물 배출농도도 15ppm 정도로 적게 배출하며 세계 최고 수준의 발전 기술을 나타냈다.

케미컬루핑 연소기술에서 핵심기술은 두 반응기 사이에서 입자를 순환시키면서 공기와 연료가 섞이는 것을 방지하는 공정기술과 두 반응기 사이를 순환하면서 산소를 주고받을 수 있는 입자기술이다. 공정기술은 에너지연에서, 입자기술은 한국전력공사 전력연구원에서 주도적으로 개발했다.

연구진은 케미컬루핑 연소기술을 이용하면 100 MW 천연가스발전 기준으로 연간 운영이익 144억원, 발전효율 상승 4%, 이산화탄소 포집비용 30% 절감, 연간 이산화탄소 15만톤 감축을 기대하고 있다.

류호정 본부장은 “가스발전소는 미래 신기술을 결합해 이산화탄소 포집비용을 획기적으로 줄여야 한다”며 “세계 최고 수준의 케미컬루핑 연소기술로 차세대 발전기술에 기여할 것”이라고 말했다.

박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자