- 고가의 CO2 포집 설비 및 질소산화물 저감설비가 필요 없는 신기술

□ 한전 전력연구원(원장 김동섭)은 차세대 친환경 신발전기술인 케미컬 루핑 연소(CLC: Chemical Looping Combustion)*를 이용한 CO2 원천분리연소의 핵심 물질인 “Ni계 산소전달입자” 개발에 성공함.
ㅇ 케미컬 루핑 연소(CLC: Chemical Looping Combustion, 매체순환연소)기술은 화석연료가 공기 또는 산소와 직접 접촉하는 기존 연소방식과 달리 두 개의 반응기내에서 산소전달입자가 순환하면서 연소과정 없이 연료를 연소시키는 신 발전기술로
ㅇ 공정 내에서 별도의 포집설비 없이 CO2를 원천적으로 분리할 수 있고 질소산화물(NOx) 발생이 없고 발전효율이 높은 차세대 저공해-고효율 발전기술임.

* 케미컬 루핑 연소(CLC : Chemical Looping Combustion, 매체순환연소, 그림 참조)기술의 원리 : 산소전달입자의 산화-환원 반응이 두 개의 반응기에서 일어나는 연소 공정으로,  ▲공기반응기(산화반응기)에서 산소전달입자에 포함된 금속성분(M)이 공기 중의 산소와 반응하여 금속산화물(MO)로 된 후 연료반응기(환원반응기)로 이송되며, ▲연료반응기(환원반응기)에서는 금속산화물과 연료가 반응하여 CO2와 H2O를 생성하는 동시에 금속산화물은 금속(M)으로 환원되어 다시 공기반응기(산화반응기)로 재순환

□ 이번에 전력연구원에서 개발한 Ni계 산소전달입자는 산소전달량과 산소 전달속도에서 모두 세계 최고 성능을 보유함. 또한, 강도도 우수하여 그 동안 이 기술의 가장 큰 애로 사항 중의 하나인 입자의 내마모도 문제도 해결하였음.
ㅇ 전력연구원의 Ni계 산소전달입자의 산소전달량은 약 12 wt%로서, 기존 유럽연합에서 개발한 세계 최고 성능의 입자인 8 wt%에 비해 40% 이상 높고, 마모손실율 또한 기존 20%정도에서 10% 이하로 낮춰 충분한 강도를 확보하였음.

* 산소전달량: 산소전달입자 단위 질량당 주고받을 수 있는 산소의 질량 백분율 (mass of transferable oxygen/mass of oxygen carrier × 100%)

* 전력연구원은 지난 2011년 한국에너지기술연구원과 공동으로 200 kWth 상압 파일럿 시스템에서 NiO계 산소전달입자를 이용하여 가스를 연료로 하는 CO2 원천분리연소 기술을 입증하고 확보하였음.

□ 전력연구원은 본 기술의 특허 출원과 함께 산소전달입자의 산소전달량 및 강도를 20% 이상 추가 향상시키기 위한 연구를 진행 중이며, 고가인 니켈을 대체할 철, 망간 등 저가 금속을 이용한 산소전달입자도 개발 중에 있음.
ㅇ 또한, 2017년까지 공동연구기관인 한국에너지기술연구원과 함께 0.5MWth 가압 파일럿 CO2 원천분리 연소설비를 구축하고 개발한 산소전달입자의 연료 연소성능과 장기 내구성 시험을 거칠 예정임.
ㅇ 전력연구원 연구 관계자는 “본 CO2 원천분리 기술은 이산화탄소 포집 비용 절감효과가 가장 높을 것으로 예상되는 혁신기술로서 CCS 기술의 비용 및 에너지손실 문제를 해결할 수 있을 것”이라 말하며, 본 기술 개발을 통해 국제적인 온실가스 감축 압박에 대응할 “국내 고유의 저비용 친환경 CO2 포집 기술을 확보할 수 있을 것”이라 밝힘.

[주요보도 URL]

○ 에너지데일리 http://www.energydaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=73005

○ 에너지코리아 http://www.energykorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=26232