한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 이재구 FEP융합연구단장 연구팀이 기존 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출을 80% 이상 낮추고, 연소 중 이산화탄소(CO₂)를 90% 이상 포집하는 '순산소 순환유동층 연소 기술' 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.
순환유동층 연소 공정은 950도 이하에서 운전한다. 높은 온도를 필요로 하는 다른 화력발전 기술에 비해 질소산화물이 덜 발생한다. 또 연소로 내 환원제 공급을 통해 탈질이 가능하며, 석회석 입자를 투입하면 탈황까지 가능해 환경 설비 부담이 적다.
공기 대신 순수한 산소를 이용해 연소하는 순산소 연소 공정은 기존 화력발전소에 산소 공급과 배기가스 재순환 설비만 추가하면 고농도 CO₂를 포집할 수 있어 다른 포집 기술에 비해 설비 구성이 쉽다. 또 연소 중 발생되는 배기가스 대부분은 연소로에 공급돼 재사용해 배기가스 양이 80% 감소한다.
연구진이 개발한 기술은 연소 시 사용되는 산소 농도를 60% 이상으로 높여 사용할 수 있는 세계 최고 수준의 기술이다. 현재 기술은 40% 농도 수준 산소를 사용하는데, 60% 이상 고농도 산소를 이용하면 연소로와 후단 설비 크기를 줄일 수 있다. 이는 건설비와 운영비의 절감으로 이어진다.
연구진은 100㎾th급 순산소 순환유동층 연소 시스템에서 산소 농도 60% 이상으로 운전할 경우 200㎾th급 출력이 발생하는 것을 확인했다. 같은 설비 용량 대비 두 배 출력을 낼 수 있다.
이외에도 공기 연소와 순산소 연소의 안정적인 전환이 가능해 순산소 연소 중 발생하는 CO₂를 세계 최고 수준인 1시간 이내 90% 이상으로 포집할 수 있다.
문태영 FEP융합연구단 박사는 “온실가스 감축과 초미세먼지 저감을 위해서는 획기적인 기술 개발이 시급하다”며 “순산소 순환유동층 연소 기술에 대한 기본설계, 엔지니어링 및 운영기술을 순수 국산 기술로 확보함으로써 온실가스 원천 분리가 가능한 신발전 기술을 실증화하는데 기여할 계획”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
