순산소 순환유동층 연소 공정 설비. (사진=한국에너지기술연구원 제공)
국내 연구진이 대기오염 물질 배출이 없는 친환경 석탄 화력발전 원천 기술을 개발했다.
공기 대신 순수한 산소를 이용해 연소하기 때문에 초미세먼지 유발 물질을 획기적으로 저감하고 이산화탄소도 세계 최고 수준으로 포집할 수 있는 점이 핵심이다.
한국에너지기술연구원은 이재구 단장 연구팀이 기존 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출을 80% 이상 낮추고 연소 중 이산화탄소를 90% 이상 포집할 수 있는 '순산소 순환유동층 연소 기술' 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.
순산소 연소와 순환유동층 연소 기술이 합쳐져 이산화탄소 저감과 저급 연료의 이용, 탈황, 탈질까지 가능한 미래 발전 기술이다.
순환유동층 연소 공정은 950도 이하에서 운전하며 높은 온도를 필요로 하는 다른 화력발전 기술보다 열적 질소산화물이 발생하지 않는다.
또 연소로 내 환원제(요소수 혹은 암모니아수)의 공급을 통해 탈질이 가능하며 석회석 입자를 투입하면 탈황까지 가능해 환경 설비 부담이 적다.
공기 대신 순수한 산소를 이용해 연소하는 순산소 연소 공정은 기존 화력발전소에 산소 공급과 배기가스 재순환 설비만 추가하면 고농도의 이산화탄소를 포집할 수 있다. 다른 이산화탄소 포집 기술보다 설비 구성도 쉽다.
연소 중에 발생하는 배기가스 대부분은 연소로에 공급해 재사용함으로써 기존 공기연소 대비 굴뚝으로 배출되는 배기가스의 양을 80% 감소시킨다. 결과적으로 초미세먼지 유발 물질인 대기 오염물질의 배출량을 저감할 수 있다.
연구진이 개발한 기술을 이용하면 공기 연소와 순산소 연소의 안정적인 전환이 가능해 순산소 연소 중 발생하는 이산화탄소를 세계 최고 수준인 1시간 이내, 90% 이상으로 포집할 수 있다. 공기 연소 시 발생하는 오염 물질 배출도 최소화할 수 있다.
연구진은 굴뚝으로 배출되는 이산화탄소와 미세먼지가 없는 친환경 발전소 개발을 목표로 하고 있다.
과제 참여자인 문태영 박사는 "순산소 순환유동층 연소 기술에 대한 기본설계와 엔지니어링 및 운영기술을 순수 국산 기술로 확보함으로써 온실가스 원천 분리가 가능한 신발전 기술을 실증화하는데 기여할 계획"이라고 밝혔다.
이번 기술 개발은 국가과학기술연구회가 지원하는 FEP 융합연구사업의 일환으로 진행했다.