한전 전력연구원(원장 배성환)은 전력연구원에서 개발한 ‘이산화탄소 건식 흡수제’ 제조 기술을 전자부품 제조 전문 업체인 토다이수(주)에 기술이전했다.

전력연구원은 기술이전을 바탕으로 발전소 이산화탄소 포집뿐만 아니라 음식의 발효공정에서 이산화탄소 처리, 대형 공조시스템 등 이산화탄소 포집이 필요한 다양한 분야에 고체 흡수제를 적용할 계획이다.

고체 흡수제를 적용한 남부발전 하동화력발전소 10MW 건식 포집 플랜트 전경.

건식 이산화탄소 포집기술은 석탄화력발전소의 배가스로 배출되는 이산화탄소를 고체 흡수제를 이용하여 제거하는 기술이다.

이산화탄소 포집 공정에서는 고체 흡수제를 연속적으로 순환시키면서 이산화탄소를 빠르게 흡수하고(흡수반응), 열을 가해 고농도로 이산화탄소를 분리(재생반응)해야 한다.

전력연구원이 개발한 이산화탄소 건식 흡수제는 탄산칼륨(또는 탄산나트륨)을 기반으로 만들어진 구형의 고체분말(평균 입자크기 : 80~120μm)로서 석탄화력발전의 배가스에 포함된 이산화탄소를 선택적으로 흡수한다.

고체 흡수제

고체 흡수제는 흡수제 자체의 물성(밀도, 강도, 크기 등)과 이산화탄소 흡수·재생 능력 및 속도 등의 반응성으로 성능을 평가할 수 있다.
고체 흡수제는 저가의 탄산칼륨(2000원/kg)으로 제조해 생산 단가를 낮출 수 있다.
분무 건조법(spray drying)을 이용해 연간 200톤 이상 대량 생산이 가능하다.

특히 6초 이내에 이산화탄소와 반응하고, 순환과정에서 입자간 마모 손실률이 5% 이하다.
상용 유동층 공정용 촉매와 비교해 우수한 성능이 확인됐다.

한편, 전력연구원은 고체 흡수제를 적용해 한국남부발전 하동화력본부에 10MW급 이산화탄소 포집 플랜트(세계 최초, 세계 최대 규모)를 지난해까지 2,300시간 연속운전 및 6개월 장기운영을 완료한 바 있다.

실증 플랜트 운영에는 고체 흡수제가 120톤이 사용됐고, 운전 결과 발전소의 배가스로부터 80% 이상의 이산화탄소를 제거했다.