탄소중립 목표...전력연구원·발전5사·민간기업들 상용화 진행
석탄발전 24기 암모니아 상용화 시 연간 2천만톤 온실가스 감축

한국전력이 탄소중립을 위해 실용화에 나서고 있는 ‘무탄소 발전’이 주목받고 있다. 핵심은 이산화탄소와 질소산화물 배출량이 많은 화석연료 대신 수소나 암모니아를 연료로 사용해 전기를 생산하는 방식이다.
8일 한전과 전력연구원에 따르면 화석연료 기반의 기존 화력발전시스템 발전원에 대한 효과적인 온실가스 감축을 위해 2021년 11월 발족한 ‘수소·암모니아 발전 실증 추진단’은 수소와 암모니아 기준으로 실증과 상용화 계획을 마련했다.

전환(발전)부문에서 수소는 청정성에 기반해 발전용 가스터빈(내연기관) 연료로 활용하는 기술이 연구되고 있고, 수소의 높은 저장비용이나 장거리 수송의 단점을 극복하기 위한 수단으로 주목받는 암모니아를 기존 석탄화력에 직접 적용하는 기술이다.

전력연구원은 무탄소 발전기술 상용화를 위해 암모니아 혼소기술(석탄화력, 가스터빈), 수소 혼소기술(가스터빈) 실증 후 상용화하는 연구를 진행하고 있다. 혼소기술은 천연가스와 수소 등 두가지 연료를 혼합해 발전하는 기술을 말한다.
현재 한전 전력연구원에서 기존 화석연료 기반 주력 발전설비(미분탄보일러, 유동층보일러, 가스터빈)의 실증규모 연구설비를 기반으로 무탄소 발전기술 상용화를 위해 2가지 연구과제를 설비제작사, 운영사, 무탄소연료 공급사, 국내 연구기관과 협력과제로 해 공동연구를 수행 중이다.

이에 맞춰 정부 역시 국내 우수한 화력발전 인프라, 우수 인력과 기술력을 활용해 세계 1위의 수소·암모니아 발전 국가로 도약할 계획을 발표하기도 했다.

암모니아 혼소발전기술 개발과 조기 실증을 달성하기 위해 발전 5개사와 민간업체 8개사(두산중공업, 현대중공업파워시스템, 포항산업과학연구원, 롯데정밀화학, SK가스, 테넥스코리아, GS동해전력, 삼척블루파워)가 공동연구 협약을 체결했다.

전력연구원은 각 발전설비(석탄화력, LNG복합)별 암모니아 혼소 실증시험과 연소·환경 영향평가를 통해 혼소 운전가이드를 개발하고, 발전 5개사는 실증 대상 발전소 설계자료와 실증 방안을 검토하게 된다.
이와 함께 민간업체 8개사는 암모니아 혼소에 따른 보일러 설비영향 평가, 암모니아 혼소 발전설비 구축안 및 암모니아 공급망 구축안 등 역할을 수행해 2024년 7월까지 결과를 도출할 계획이다.
이후 한국전력은 상용발전소 4곳을 대상으로 연료공급 인프라를 구축해 2027년까지 기술실증을 완료할 예정이다.
전력연구원 관계자는 "2030년까지 24개 발전소를 대상으로 암모니아 혼소기술을 상용화해 연간 2000만톤의 온실가스를 감축한다는 구상"이라고 말했다.
한전은 앞으로 국내 에너지 전환의 리더로서 향후 발전분야 탄소중립의 핵심기관으로 에너지분야 산학연 주요 기관들과 협력을 통해 무탄소발전기술 실증과 상용화를 주도하게 된다.
한전 관계자는 "국가 에너지정책 적기 시행과 관련 산업 육성을 위한 비즈니스 모델 개발, 핵심 기술력 확보, 경쟁력 있는 중소기업들과의 협력을 통한 해외 진출 등 에너지 신시장을 주도한다는 방침"이라고 강조했다.