차세대 CO2 분리막 기술 실증

기체의 분자 크기와 속도 차이릍 통해 선택적으로 이산화탄소를 분리하는 분리막 기술은 다양한 분야에 맞춤형으로 적용이 가능한 기술이다. 국내 중소기업인 아스트로마와 협력으로 개발한 高투과성 고분자 분리막을 기반으로 세계 최대 규모의 1MW급 이산화탄소 분리막 테스트베드를 당진화력 5호기에 2017년 10월 준공하였고, 96% 이상의 이산화탄소 순도 및 90% 수준의 포집률을 달성하였다. 현재는 플랜트 연속운전을 통해 장기 내구성 평가를 수행 중에 있다.

매체순환연소 CO2 포집기술 개발

연료 연소를 위한 산소를 고체입자가 순산소 형태로 제공함으로써 보일러가 CO2 포집설비 기능을 동시에 하는 매체순환연소 기술을 0.5 MWth 파일럿 규모로 개발 중에 있다. 세계 최고성능의 산소전달용 고체입자를 KEPCO 독자기술로 개발하여 현재 0.5 MWth 파일럿 설비에서 평가 중이다. 별도 CO2 포집설비 없이 보일러 배가스 중 CO2 순도를 98% 이상 얻을 수 있다.

[ 산소전달입자 ]	[ 매체순환연수공정도 ]

염수전기분해와 연계한 CO2 고부가화 기술개발

본 기술은 염수전기분해와 CO2의 탄산화 반응을 통해 중탄산소다, 수소, 염소 등의 고부가화합물을 생산하는 기술로서, 고효율 탄산화 반응공정 개발을 통해 CO2 전환율 90% 이상, 생산된 중탄산소다 순도 99%를 얻었다. 이와 함께 저에너지 소비형 염수전기분해 공정을 개발함으로써 종래 기술대비 10% 이상에너지를 저감할 수 있는 기술을 확보하였다. 이러한 성과를 바탕으로 하루 200kg의 CO2 처리가 가능한 이동형 파일럿 플랜트를 설계/개발하고 이를 활용하여 실증 플랜트 핵심 설계/운영 자료를 확보할 예정이다.

미생물을 활용한 생물전기화학적 CO2 전환 메탄화 기술 개발

CO2 전환 메탄화 기술은 미생물과 환원제(수소, 전기, 유기산 등)을 이용하여 발전소등에서 포집된 이산화탄소(CO2)를 상온⦁상압 조건에서 메탄(CH4)으로 전환하는 기술로, CO2 활용을 통한 국가온실가스 저감 효과는 물론 신재생에너지 연계를 통한 장주기 대용량 에너지저장기술로 활용 가능한 대표적인 Power to Gas 기술의 하나이다. 전력연구원은 독자적인 메탄생산 미생물 개발을 통해 세계 최초로 보고되는 신종 메탄 생산 미생물을 확보하였고, 국내 최초로 5kW급 생물전기화학적 CO2 전환 메탄화시스템 개발 및 구축을 완료하였다. 전력연구원에서는 추가 격상설계 및 실증연구를 통하여 국내 온실가스 저감기술 개발 선도 및 향후 정부 재생에너지 3020 정책과 연계할 수 있는 재생에너지 저장을 위한 장주기 대용량 에너지저장기술로의 활용을 기대한다.

디젤발전 PM/NOx 동시처리 기술 개발 및 실증

정부는 ’22년까지 국내 미세먼지 배출량 30% 감축을 추진 중이며, 이중 도서지역 발전소 배출기준 강화 중장기 대책도 포함되어 있다. 강화된 환경규제에 선제대응을 위해 PM/NOx 동시처리 시스템을 개발하여 위도내연발전소 500kW급 디젤엔진 연계 국내 최초 실증하였고, 기술이전 후 사업화를 적극 추진 중에 있다. 현재는 먼지필터에 탈질촉매를 결합한 촉매필터 시스템을 추가 연구개발 중이며, 기존 시스템에 비해 반응기 부피를 획기적으로 감소함과 동시에 최소 설비투자비용으로 한전 65개 도서를 포함한 육상발전 및 선박산업분야에서 기술 활용도가 높을 것으로 기대된다.

세계 최고 수준의 건식 CO2 포집기술 개발 및 실증

고체 흡수제와 유동층 공정을 이용하는 건식 CO2 포집기술은 2014년 세계 최초, 최대 규모의 10 MW 포집플랜트를 한국남부발전 하동하력 8호기에 준공하였다.준공 이후 총 약 10,000시간의 누적 운전 및 1500시간 연속운전 Track record를 기록하고 있다.이를 바탕으로 150포집설비 건식 CO2포집플랜트 기본설계서(FEED)를 완성하였다. 현재까지 나타난 개선사항을 반영한 기술완성도 제고를 위한 기술개발을 지속 수행 중이다.

습식 CO2 포집 상용화를 위한 Track Record 확보

10MW 연소후 습식 CO2 포집 기술은 파일럿 설비의 5,000시간 무고장 연속운전에 성공하였다. 국내 최대 규모로 보령화력 8호기에 2013년 5월 완공된 습식 CO2 포집 파일럿 설비는 하루 200톤, 연간 약 7만톤 이상의 이산화탄소를 포집할 수 있는 설비이다. 독자개발 고효율 저에너지 소비형 신흡수제(KoSol : Korea Solvent)를 적용한 본 설비는 장기연속운전에서 CO2 포집효율 90% 이상, 순도 99.9% 이상, 에너지 소비량 2.5GJ/ton-CO2 이하의 좋은 성과를 보였다. 본 결과를 바탕으로 CO2 압축/액화-저장기술과 연계한 습식 CO2 포집 기술의 중규모 통합실증 개발연구를 수행중이다.