- IGCC사업단장을 맡게 된 소감은.
▲ 석탄 IGCC 사업은 지난 13년간 정부가 IGCC 기술개발을 위해 꾸준히 지원한 결과물로서 성립됐다. 석탄 IGCC 사업을 성공적으로 시작할 수 있도록 도와주신 많은 분들께 감사드린다.
이 사업은 산자부 및 에너지관리공단 신재생에너지센터의 지원과 발전그룹사, 두산중공업, 고등기술연구원 등 국내 산학연이 함께 참여해 ‘한국형 IGCC 300MW급 실증플랜트 설계기술 자립 및 실증 플랜트’를 건설하는 것이다.
사업단장으로서 이 사업이 성공적으로 수행될 수 있도록 높은 책임감과 각오를 가지고 석탄 IGCC 사업단에 관련된 모든 사람들이 행복할 수 있도록 노력하겠다. 아울러 각 분야에서 좋은 제안과 의견을 부탁드린다.
- 사업단의 역할과 이를 위한 조직은 어떻게 구성돼 있나.
▲ 석탄 IGCC 사업은 2014년까지 한국형 300MW급 IGCC 설계기술 자립 및 실증플랜트 건설을 목표로 한다. 세부적으로는 가스화 공정설계, 실증플랜트 건설, 플랜트 운영기술개발, 단위공정 국산화 기술개발, 퓨쳐 젠(Future Gen) 참여의 5가지 핵심과제를 8년 동안 3단계에 걸쳐 추진하게 된다.
사업단은 이와 같은 사업을 잘 이끌어 가는 것은 물론 향후 사업도 준비하고 있다. 석탄액화(CTL), 중질잔사유 활용, 석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC) 등 미래기술 개발도 추진 중이다.
이를 위해 산자부, 신재생에너지센터 및 산학연 전문가, NGO 등으로 구성된 ‘석탄 IGCC 사업단 운영위원회’를 조직했다. 이와 함께 실무협의회를 구성했다. 제1분과 IGCC(위원장 아주대 김형택 교수), 제2분과 퓨쳐 젠(위원장 고등기술연구원 윤용승 박사), 제3분과 석탄액화(위원장 에기연 정헌박사)가 있다. 사업단 사무국장은 신용승 박사가 맡았다. 이렇게 약 50여명의 정부 및 산학연 전문가들이 사업단 운영에 참여하게 된다.
이같은 사업의 성공은 무엇보다 효율, 가동율 및 투자비에 있어서 세계최고 수준의 ‘300MW급 IGCC 발전소’를 국내기술로 설계(일부 기술도입)·제작·건설해 성공적으로 운전하는데 있다. 또한 국내 고유의 한국형 IGCC 기술을 확보할 수 있도록 산학연의 역할분담과 공동의 노력을 최대한 이끌어 낼 것이다.
- 국내 석탄이용 기술개발 수준 어디까지 와 있나.
▲ 92년부터 2002년까지 총 202억원을 투자해 G7 프로젝트로 IGCC 상용화 기반기술 확보를 위한 기초연구 수행했다. 그 결과 에너지기술연구원과 고등기술연구원에서 세계적 상용규모의 1/1000 수준인 0.1∼0.2MW(Bench급) 실험용 플랜트 건설·운전기술을 확보했다. 한전 전력연구원은 한전의 기술도입 전략 방침에 따라 IGCC 시스템 설계기술을 외국기술보유사(Bechtel)의 60% 수준으로 자립했다.
- 석탄이용 분야에 대한 평가와 2007년 전망
▲ 석탄 IGCC 발전기술은 기존의 석탄 화력발전보다 발전효율이 높고, 환경오염물의 배출량이 크게 낮아 일찍이 차세대 석탄발전방식으로 부각돼 왔다.
세계적으로 IGCC 기술은 선진국을 중심으로 상용화 진입단계에 있으며, 향후 기술수요가 급속히 증가할 것으로 예상되어 지금이 국내 IGCC 기술을 확보할 수 있는 적기라고 판단된다. 이러한 배경을 바탕으로 정부에서도 IGCC 발전기술의 국내확보와 신재생에너지 발전비율을 높이기 위해 2004년 12월 제2차 전력수급기본계획에 300MW급 CCT (Clean Coal Technology) 1호기를 반영했다. 또 제2차 신재생에너지 기본계획에서는 2012년까지 총 발전량의 7%를 IGCC를 포함한 신재생에너지로 대체하기 위한 계획을 수립한 바 있다.
이를 위해 사업단은 이같은 정부의 정책목표 달성에 기여하고, 석탄이용분야의 세계적인 기술력 확보 및 산업화 할 수 있도록 최선을 다할 것이다.
- 지난 해 말 선정된 기술개발 과제와 이를 통해 기대되는 효과
▲ 기술적 측면으로 보면 복합발전 플랜트에 대해 기술을 보유하고 있는 국내 중공업사의 경우 가스화 플랜트에 대한 기술을 확보함으로써 새로운 사업에 대한 위험성을 줄일 수 있다. 또한 IGCC 가스화 플랜트에 대한 기술을 확보함으로써, 국내 석탄발전기술을 고효율· 환경친화 고부가가치 상품으로 육성시켜 수출품목으로 만드는 것이 가능할 것으로 판단된다. 경제적으로는 국내 제작업체의 산업을 활성화시키고, 연구기관의 석탄가스화 핵심기술 확보에 기여할 수 있다. 국내기술에 의한 추가적인 석탄 IGCC 발전소 기본모델을 확립이 가능해진다.
이밖에도 설비노후에 따라 폐지계획인 석탄화력발전소를 국내에서 제작하는 IGCC 플랜트로 교체할 수 있다. 상용 석탄가스화 공정기술 확보를 통하여 석탄액화, 중질잔사유 가스화발전 등 유사 IGCC 공정개발을 가속화할 수 있다. 고효율가스터빈, 연료전지, 수소생산, CO₂제거 등 석탄을 활용한 미래 발전기술의 기반확립 및 퓨쳐 젠 사업과의 연계투자를 통한 시너지효과를 창출하여 이를 통한 수소경제시대 대비가 가능하다.
- 석탄이용 분야를 활성화하기 위해 어떤 것들이 필요한가.
▲ 석탄 IGCC 기술은 이산화탄소 배출 저감 및 수소경제시대를 대비한 차세대 발전기술로서 석탄이용분야의 중추적인 기술이다. 국내기술 자립이 정말 중요하다. 그런데 초기투자비가 기술개발과 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 우선 발전효율을 높이고 초기 투자비를 낮춰야 한다.
초기에는 300MW IGCC 건설비에 대한 정부지원이 절실하다. IGCC 발전소 건설비는 기존 미분탄 발전방식에 비해 현재 가격으로 약 25%이상 비싼데다 운전유지비도 기존의 미분탄방식에 비해 높다. 아직까지는 발전소 가동율도 78∼82%로 기존 미분탄발전소(92%)에 비해 낮은 편이다. 국내 기술개발을 통해 이와 같은 조건들을 극복하고 세계최고 수준의 IGCC 기술개발을 하려면 정부의 충분한 예산 지원과 참여하는 모든 기관들의 협력이 필요하다.
이같은 성과를 바탕으로 석탄액화(CTL), 중질잔사유 활용 가스화복합발전, 석탄가스화를 이용한 연료전지 복합발전(IGFC) 등 미래기술 개발도 함께 추진한다면 우리나라가 세계적으로 신 석탄이용기술을 선도할 수 있을 것이다.
IGCC…21세기 석탄이용 화력발전 주력방식
에너지 안정적 수급 기여· CO₂저감 효과
세계적으로 매장량이 풍부한 석탄은 자원빈국인 우리나라에서 에너지의 안정적인 수급에 기여할 수 있는 유용한 자원이다. 특히 석탄가스 복합 발전(IGCC: Integrated coal Gasification Combined Cycle)은 고효율 발전기술로 21세기 석탄이용화력발전의 주력을 담당할 수 있는 유력한 발전방식으로 주목받고 있다.
석탄가스화 복합발전은 기존의 미분탄 화력발전소에서 회융점이 낮은 석탄을 사용하기 어려웠으나 IGCC에서는 사용이 가능하다. 또한 열효율이 높으므로 단위 발전 전력량당 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물, 분진을 줄일 수 있고, 플랜트 출력에 대한 증기터빈 출력의 비가 낮기 때문에 온배수의 발생량을 저감할 수 있다.
석탄 회가 유리질의 용융 슬래그로 배출되므로 미연탄소가 거의 포함되지 않고 금속류의 용출도 없다. 또한 미분탄 보일러의 플라이애쉬와 비교하여 매립시 용적을 약 절반 정도로 줄일 수 있다.
이와 함께 석탄가스화 복합발전이 보급되면 LNG에 대한 가격 견제 효과도 기대할 수 있다. 석탄가스화 복합발전 상용설비(600MW급)는 송전단 열효율이 46%(HHV 기준, 습식 가스정제, 1500℃급 GT)에서 48% (HHV 기준, 건식 가스정제, 1500℃급 GT) 범위로 높게 예측되고 있다. 또한 향후 연료전지와 조합하게 되면 송전단 열효율 50% 이상도 달성할 수 있다.
세계적으로 석탄가스화복합발전(IGCC)은 분류층 가스화기술을 사용한 상용화 단계의 실증플랜트를 운전 중이다. 네덜란드의 부게넘 IGCC 플랜트(사진)는 세계 최초의 석탄연료 IGCC 플랜트로 1994년부터 가동되고 있다. Shell사의 가스화기술을 적용한 2000t/일급의 1단 상향 분류층 가스화기를 채용했다.
특히 우리나라와 에너지 부존량과 전력사용 형태가 유사한 일본의 경우 전력중앙연구소(CRIEPI)와 미쓰비씨 중공업이 공동으로 1982년부터 건식, 2단, 공기 가압 분류층 가스화기의 독자적인 개발을 착수해 2t/일급 및 200톤/일급의 가스화기의 실험을 1996년까지 완료했다. 2007년부터 1700t/일급의 일본 독자 모델 가스화기를 채용한 250MW급 IGCC 플랜트의 실증실험을 목표로 현재 기본 및 상세 설계를 수행중에 있다. 석탄가스화복합발전을 석탄을 이용한 고효율발전 기술 중에서도 향후 개발해야할 가장 중요한 핵심기술로 분류하고 있다. 2010년경에 IGCC 상용화 기술을 확립하고 2020년∼2030년에는 석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC) 기술을 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
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