석탄을 보다 효율적으로 이용하기위해 환경오염이나 온실가스 등 기후변화협약 등에 대응할 수 있는 친환경 발전설비가 속속들이 개발되면서 화력발전의 부활을 꿈꾸게 한다.

그 부활의 신호탄은 ‘IGCC(석탄가스화복합발전)’와 CCS(이산화탄소탄소포집 및 저장기술)로부터 시작된다. IGCC 기술은 석탄을 고온, 고압에서 가스화 시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 원료가스를 제조하거나 정제한 뒤 가스터빈이나 증기터빈을 구동하는 차세대 친환경 발전기술로 주목받고 있다. 기존 석탄화력 발전설비에 비해 발전효율이 높고 환경오염 물질인 황이나 질소산화물의 제거효율이 우수한 동시에 기존 화력발전설비에 거의 사용하지 않았던 저열탄도 사용할 수 있기 때문이다.

CCS는 화석연료에서 이산화탄소를 제거하는 기술로 이산화탄소의 회송-수송-저장의 단계를 거친다. 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소에 촉매를 반응시켜 물과 같은 형태로 잡아내 압축하고, 이 이산화탄소 압축물을 땅속 깊이 넣고 밀폐해 대기와의 접촉을 막는 식이다. CCS는 신재생에너지가 주요 에너지원으로 자리 잡기 전까지 기후변화 문제를 해결하면서도 화석연료를 계속 사용할 수 있게 한다는 점에서 매우 중요한 기술이다.

■ 효율 높고 탈황 저감율 99.9%…초기 투자비 높아

우리나라는 1988년부터 IGCC 기술개발에 착수했다. 한국서부발전(주)(사장 김문덕)은 지속적인 유가 상승과 환경규제의 강화에 대비해 향후 미분탄 발전방식을 대체할 수 있는 발전기술을 개발하기 위해 ‘한국형 IGCC 300MW급 설계기술 자립 실증플랜트 건설’ 추진에 박차를 가하고 있다.

한국형 IGCC실증플랜트는 시스템 최적화를 통해 발전효율이 42%이상으로 세계 최고 수준을 실현하고, 환경오염물질 배출농도는 매우 낮다. 더욱이 온실가스 배출도 기존의 석탄화력 대비 10%이상이 저감될 것으로 기대하고 있다.

이 사업은 향후 우리나라 IGCC 사업을 선도하고, 또 다른 성장동력원을 확보하는 계기가 될 것이다.

2단계 사업은 2011년까지 태안화력 부지에 300MW급 IGCC 실증플랜트 건설에 착수해 2014년 설치를 목표로 하고 있다. 설치 후 1년간 실증운전을 통해 한국형 IGCC의 설계기술을 확보해 2015년에 종합 준공할 계획이다.

정부는 IGCC 가스화플랜트 및 발전설비의 자체 제작 기술과 종합설계기술을 확보해 국내 제작업체 및 건설업체와 공동으로 해외 진출에 나선다. 물론, 석탄액화 및 합성천연가스 등 가스화 연관사업으로 영역을 확대해 에너지분야 미래 신성장동력을 창출할 계획이다.

IGCC발전소 주요특성은 발전효율이 42%이상으로 기존 발전소(40%) 보다 높다.

환경오염물질 배출이 매우 낮은 청청석탄 이용기술로 탈황 저감율 99.9% 이상, 회분(Ash)은 전량 재활용이 가능하다. 하지만 초기투자비가 타 발전소보다 높은 것은 풀어내야할 숙제다.

■ ‘그린에코플랜트’ 달성…소내 조명을 신재생에너지로

한국동서발전(주)(사장 이길구)은 모든 발전소내 전원을 신재생에너지로 전환하는 ‘그린 에코 플랜트(Green Eco-Plant)’ 달성 기념하는 행사를 지난달 21일 마련했다.

그린 에코 플랜트 프로젝트는 동서발전의 모든 발전소의 소내 조명부하로 사용되는 전력보다 많은 양의 전력을 자체 신재생에너지원으로 확보하고자 하는 사업으로, 친환경·고효율 발전기술인 태양광을 중심으로 연료전지, 소수력 등 발전소별로 최적의 신재생에너지 설비를 구축하는 사업이다.

지난해 1월부터 총 640여 억 원을 투자해 당진화력에 태양광 및 소수력 준공, 호남화력 태양광, 일산열병합 연료전지를 준공했으며 올 3월 울산화력 태양광 준공을 끝으로 1단계 프로젝트를 완성했다.

이로써 사업소 내 조명부하의 약 40배 정도에 해당하는 6만MWh 규모의 신재생에너지 전력을 확보했으며, 연간 약 85억원의 매출액 증대를 예상하고 있다.

그린 에코 플랜트 프로젝트를 통해 신재생에너지 자발적협약(RPA) 및 공급의무화제도(RPS) 등 정부정책을 선도하며 공기업으로서의 역할을 수행하는 것은 물론, 지속가능한 저탄소 녹색성장에 앞장서는 친환경기업으로 자리매김했다는 평이다.

향후 총 1,570억 원을 추가로 투자해 2단계 프로젝트를 실시할 예정으로 2013년 3월 준공예정인 30MW 동해 바이오매스 발전소를 비롯해 당진화력의 태양광, 소수력 발전설비 등 발전소별 유휴부지에 추가적인 신재생에너지 설치를 확대해 나갈 계획이다.

■ 대용량 발전소 탈황설비 상용화 성공

대기오염물질 제거성능이 우수한 한국형 배연탈황설비의 상용화는 국내 화력발전의 부활을 한발 더 앞당기고 있다.

한국전력기술(주)(사장 안승규)은 ‘보령화력 1,2호기 한국형배연탈황설비 격상실증연구사업 준공기념식’을 지난해 9월 개최, 상용화 소식을 전했다.

이번 연구사업은 환경오염방지 설비에 대한 독자적 기술력을 보유키 위해 진행됐다.

한전기술은 2005년 1단계 350MW급 탈황설비 연구개발 및 설치(평택화력 1호기)에 이어 2단계로 500MW급으로 격상된 설비를 개발, 보령화력 1,2호기에 적용함으로써 성공적인 실증적용을 모두 끝마쳤다. 특히, 다른 연구사업과 달리 연구개발 결과를 운전 중 설비인 보령화력 1,2호기에 직접 구현해 상용화했다.

또한 이번에 완공된 보령화력 1,2호기의 한국형배연탈황설비는 성능시험 결과 환경저해요소인 황산화물(SOx)의 기준치가 4분의 1수준, 먼지는 7분의 1수준으로 줄이는 효율을 나타냈다.

이준현 에기평 원장은 “한국형배연탈황공정의 독자기술 개발 성공으로 국가경제와 산업발전에 크게 기여할 것”이라며 “현재 배연탈황설비 시장 중 가장 큰 미국을 포함한 선진국과 신흥공업국에 한국형배연탈황공정 독자기술을 수출할 수 있을 것”으로 기대했다.

■ ‘시멘트’와 ‘인공경량골재’로

지난해 4월, 한국남동발전(사장 장도수)는 영흥화력본부에 공사비 약 166억원을 투입, ‘인공경량골재’ 생산 실증 설비 단지 건설을 위한 착공식을 가졌다. 규모로만 따져도 영흥화력본부 구내 매립 유휴부지 약 7,000평에 연간 최대 20만㎥의 생산량을 보유할 수 있는 세계 최초이자 최대 설비용량이다. 인공경량골재는 저회와 준설 공사시 발생하는 준설토 등의 산업부산물을 효과적으로 자원화해 경량콘크리트와 보도블럭, 방음재, 단열재 등과 같은 각종 건축자재에 재활용할 수 있는 세라믹스 소재다.

경량이라는 특성과 함께 단열성, 흡음성, 내열성, 가공성 등을 골고루 갖추고 있어 고부가 가치의 경제성을 가지고 있다.

영흥화력본부 관계자는 “대부분 회 처리장에 투기 매립되면서 발생하는 환경문제와 대규모 회 처리장의 신·증축비용 증가 문제 등으로 해결 방안을 확립하기 위해 고심했다”며 “설비 완공시 매년 석탄재 매립 처리비용 22억원을 절감”할 것으로 기대했다.

또 이 기술을 우리나라 전체 석탄화력 발전소로 확대 적용할 경우, 연간 500억원 규모의 비용 절감과 연간 240억원의 수입 대체 효과가 기대되고 있다.