에너지환경

연구분야 에너지환경

전력산업을 위한 신에너지 및 환경기술 글로벌 TOP 연구소를 목표로 온실가스 저감, 신에너지, 수소에너지 및 환경오염 저감을 위한 수요중심 기술개발과 보유기술 사업화에 역량을 집중하고 있다. 신기후체제에 능동적 대응을 위해 발전소에서 배출되는 다량의 이산화탄소를 저감할 수 있는 세계 최고 수준의 포집 및 활용기술을 개발하고 있다. 그리고, 각종 전력설비에서 절연목적으로 사용되는 SF6 온실가스 사용저감을 위한 정제기술, 차세대 친환경 고효율 전력생산기술인 엔진폐열 이용 MW급 초임계 CO2 발전기술, 재생에너지 보급확대를 위한 그린수소 생산기술, 미세먼지 저감정책의 선제적 이행을 위한 미세먼지 확산 영향평가 및 발전소 미세먼지 측정·평가 기술 등을 개발하고 있다. 이와 함께 변압기 열화진단기술의 전사 확대보급 및 지중송전 OF 케이블 신진단기법 개발, 변압기 실시간 상태진단을 위한 유중장입형 멀티가스센서 개발 등 전력설비 화학예방진단 기술개발에도 박차를 가하고 있다.

이산화탄소 포집기술

이산화탄소 포집기술은 화력발전소 등 대규모 배출원에서 발생되는 이산화탄소를 포집하는 기술이며, 국가로드맵과 연계하여 기술개발을 추진 중이다. 보령화력에 설치된 10 MW급 습식 CO2 포집플랜트를 활용하여 CO2 저장을 연계한 중규모 통합실증 및 격상연구를 진행 중이며, 이를 통해 한전 온실가스 배출권 구입비 절감 (15억 원/년, 5만 톤 기준)에 기여하고 있다. 건식 CO2 포집기술은 하동화력 내 10 MW 실증플랜트를 대상으로 기술고도화 및 압축·액화설비 통합공정 적용 연구를 진행 중이다. 분리막 CO2 포집 기술에 있어 분리막 재료부터 공정까지 전주기 기술개발하여 이를 기반으로 다양한 응용분야로 적용 영역을 확장할 계획이다. 매체순환연소 기술은 핵심소재인 산소전달입자 개발을 완료하였으며, 3 MWth 스팀생산 실증을 통해 분산전원급 발전소를 개발할 계획이다.

이산화탄소 활용기술

이산화탄소 활용기술은 CO2를 다양한 물질로 전환하여 온실가스 저감과 동시에 부가가치 창출이 가능한 기술이다. 발전소에서 배출되는 배가스를 별도의 포집공정 없이 중탄산나트륨 등의 유용화합물로 전환하는 기술을 개발하여 200 kg CO2/일 규모의 파일럿 실증을 완료하였다. 또한 자체 개발한 미생물을 활용하여 이산화탄소와 재생에너지 유래 수소를 원료로 메탄가스를 생산하는 생물학적 메탄화 기술을 개발하였으며 5 kW급 (100 kg CO2/일) 테스트베드를 구축하여 운영 중에 있다. 특히 생물학적 CO2 메탄화 기술은 대표적인 P2G 기술로 정부지원을 통하여 KEPCO-MG와 연계하여 실증할 예정이다.

SF6 분석/정제/분해기술

대표적인 온실가스인 SF6 사용량을 줄이기 위해 회수-정제-재활용의 순환구조를 구축하고자 SF6 분석 및 정제기술을 개발하였다. SF6 정밀분석 인프라를 구축, 순도 및 불순물 분석방법을 정립하였고, 이를 바탕으로 사내 SF6 분석지침서 및 SF6 재사용 기준 마련을 위한 품질절차서를 제정하였다. 사용기한이 지난 전력설비 내 SF6를 정제하여 재사용하기 위해 심냉식 SF6 정제기술을 개발하였다. 개발된 기술을 바탕으로 1 톤/일급 심냉식 SF6 정제장치를 전력연구원에 구축 및 실증 완료하고, 신옥천변전소 내 기후변화대응센터로 사내 기술이전 하여, 전사 미활용 SF6를 대상으로 회수 및 정제를 위해 운영 중이다. 더불어, 친환경 개폐기 확대보급에 따라 대체가스 도입 시, 미활용 SF6의 자체처리를 위해 저비용ㆍ고효율 SF6 분해기술 개발을 추진 중이다.

에너지 효율향상 기술

온실가스 감축, 발전효율 향상 및 신재생에너지 경제성 제고를 위해 융·복합 에너지 시스템 개발에 주력하고 있다. 폐열과 연계가 가능한 2 MW급 초임계 CO2 발전기술은 시스템 설계 및 단위기기 제작을 완료하였으며 2020년에 실증할 예정이다. 저온 폐열을 전력으로 회수하는 ORC 발전 기술은 도서지역 디젤엔진 폐열을 활용한 30 kW급 발전시스템을 개발하여 흑산도에서 실증을 완료하였다. 디젤 및 천연가스를 동시 사용하는 혼소기술은 2019년 1.5 MW급 시스템을 국내 최초로 백령도에 구축 완료하였고, 실증을 통해 배출오염물질 저감효과를 확인하고 확대적용을 추진할 예정이다.

PM/NOx 동시처리 기술

도서지역 환경규제 선제적 대응기술로써 미세먼지·질소산화물 동시처리 촉매필터 기술을 개발하였다. 한전 고유 촉매필터를 개발하고 위도 500 kW급 엔진 대상으로 현장평가하여 미세먼지·질소산화물 동시제거율 90% 이상의 단기성능을 검증완료하였다. 80 kW급 엔진 연계 성능 및 운전조건 평가결과를 바탕으로 MW급 시스템을 격상설계하고, 연평도 1MW급 촉매필터 실증시스템을 구축 완료하였다. 또한 국내외 고정원 및 선박산업 등 타디젤산업 분야 사업화도 추진 중에 있다.

전력설비 센서 진단기술

변압기 상태의 실시간 진단을 위하여 수 ppm 극미량 수준까지 유중가스 농도감지가 가능한 멀티가스센서 연구개발을 수행하고 있다. 금속산화물 나노섬유 기반의 고감도・저가격 반도체식 수소가스센서 및 분석 알고리즘 개발 후 변압기 모사장치를 통한 성능시험을 수행하였고, 개발 센서가 탑재된 오일순환형 가스분석기의 개발을 완료하여 변전소 현장실증을 앞두고 있다. 향후, 수소 뿐만 아니라 일산화탄소 및 아세틸렌 가스까지 감지가 가능한 센싱소재를 개발하고 이를 변압기 내부에 유중장입 가능한 프로브 형태로 개발하여 구조를 단순화하면서 신뢰도는 향상시킬 예정이다. 또한, 유입식 OF케이블 및 수소 인프라 등 다양한 에너지/전력설비의 상태진단으로 활용분야를 계속 확대해 나갈 계획이다.

미세먼지 측정 및 평가기술

미세먼지 저감정책 선제적 이행 및 미세먼지 저감방안 강구 등 청정화력 운영기반 확보를 위해 발전소에서 배출되는 미세먼지 및 미세먼지 전구물질 배출평가를 국내 최초로 실시하였다. 발전소 주변 2차 미세먼지의 생성 및 거동평가를 위한 이동측정시스템을 구축하였으며, 미세먼지 자동연속 측정시스템을 개발하여 발전소 배출 미세먼지의 실시간 모니터링 기반을 구축하였다. 현재 배출 미세먼지 자동측정기술에 대한 표준제정을 진행중에 있으며, 향후 기술이전 및 국내 전체 발전소로 확대 적용을 추진할 예정이다.

미세먼지 저감기술

미세먼지 감축을 위해서 화력발전소에서 배출되는 미세먼지, 황산화물, 질소산화물, 휘발성유기화합물 등 미세먼지 원인물질을 제거하기 위한 기술개발에 착수하였다. 여기에는 옥내저탄장에서 발생하는 일산화탄소 및 휘발성유기화합물 저감기술, 미세먼지의 제거를 용이하게 하기위한 전기집진기 입자 조대화 기술, 탈질설비의 미반응 암모니아의 제거기술, 복합화력발전소 질소산화물 저감을 위한 다기능 촉매 개발 등을 포함하고 있다.

전력설비 열화상태 화학적 진단기술

변압기 열화상태를 신속·간단하게 진단하기 위해 세계 최초로 휴대용 퓨란진단키트를 개발하여, 전국 사업소 620대 지상변압기에 대한 시범 적용과 대용량 산업용 고객 노후 변압기 대상으로 진단을 수행하였고, 국내 3개 기업에 기술이전을 완료하였으며 2020년부터 전사 확대적용 및 해외 시범사업을 통해 국내외 기술사업을 확대해 나가고 있다. 더불어, 주요 도심지 지하복합변전소의 가스 절연기기 고장 사전예방을 위한 분해가스 진단기술을 개발하고 전사 확대 예정이며, 4차 산업혁명 대비 변압기 열화진단용 고분자감응 열화센서 및 전력용 OF 및 XLPE 케이블의 상태 및 잔여수명 예측을 위한 새로운 진단기법 및 기준 개발 등 송배전 전력설비 화학적 진단 핵심기술 개발을 통해 국내 전력설비 예방진단 기술을 선도하고 있다.