한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 류호정 기후변화연구본부장이 이끄는 연구진이 별도 분리설비 없이 이산화탄소(CO₂)를 98% 이상 원천 분리배출하고 초미세먼지 유발물질 질소산화물(NOx)도 저감하는 '케미컬루핑 연소 기술' 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.
케미컬루핑 연소기술은 산소를 주고받을 수 있는 입자를 사용, 한쪽에서는 공기 중 산소를 흡수하고 다른 쪽에서는 내어줘 연료와 연소하게 한다. 공기와 CO₂가 혼합되지 않도록 분리하는 미래 발전 기술이다.
기존 가스발전 기술은 공기 중에 포함된 산소가 연료와 반응해 CO₂, 수증기를 생성하면서 공기 중에 포함된 질소와 혼합 배출된다. CO₂를 분리하기 위해 별도의 포집 설비가 필요했다.
하지만 케미컬루핑 연소기술은 공기와 연료가 직접 반응하는 대신 산소를 전달하는 입자를 사용하므로 연료가 연소되면 이산화탄소와 수증기만 배출된다. 온도를 낮춰 수증기를 물로 바꿔주면 기체 중에는 CO₂만 남게 되므로 별도의 설비 없이 분리할 수 있다.
산소를 주고받는데 사용한 입자는 두 개 반응기 사이를 순환하면서 재사용할 수 있다. 공기와 입자의 반응은 화염이 없는 조건에서 일어나므로 2차 미세먼지 유발물질인 NOx 발생도 저감할 수 있다.
관련 공정기술은 에너지연에서, 입자기술은 한국전력공사 전력연구원에서 주도적으로 개발했다.
연구진은 케미컬루핑 연소기술을 이용할 경우 100메가와트(㎿) 천연가스발전 기준으로 연간 운영이익 144억원, 발전효율 상승 4%, CO₂ 포집비용 30% 절감, 연간 15만톤 CO₂ 감축이 가능할 것으로 예상하고 있다.
류호정 본부장은 “새로 건설되는 가스발전소의 경우 미래 신기술을 접목해 CO₂ 포집비용을 획기적으로 저감해야 한다”며 “세계 최고 수준 케미컬루핑 연소기술 적용을 통해 온실가스 원천분리가 가능한 차세대 발전기술을 실증하는데 기여할 계획”이라고 밝혔다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
