굴뚝없는 발전소···'CO2 대량 포집' 기술 개발

에너지연, '순산소 순환유동층 연소 기술'로 한시간 내 CO2 90% 포집
이재구 박사팀이 석탄 화력발전소에서 초미세먼지 유발물질 배출을 낮추고 이산화탄소를 포집할 수 있는 '순산소 순환유동층 연소 기술'을 개발했다.<사진=에너지기술연 제공>이재구 박사팀이 석탄 화력발전소에서 초미세먼지 유발물질 배출을 낮추고 이산화탄소를 포집할 수 있는 '순산소 순환유동층 연소 기술'을 개발했다.<사진=에너지기술연 제공>
석탄 화력발전소에서 미세먼지 유발물질과 이산화탄소(CO2)를 대량 포집할 기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 이재구 박사팀이 '순산소 순환유동층 연소 기술'개발에 성공했다고 13일 밝혔다. 이 기술은 기존 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출을 80% 이상 낮추고, 연소 중 이산화탄소를 90% 이상 포집할 수 있다.

순산소 순환유동층 연소 기술은 이산화탄소 저감과 저급 연료의 이용, 탈황, 탈질까지 가능한 미래기술이다. 950도 이하에서 운전돼 화력발전 기술에 비해 열적 질소산화물이 발생하지 않으며, 공기대신 순수한 산소를 이용해 연소하는 공정으로 기존 화력발전소에 산소 공급과 배기가스 재순환 설비만 추가하면 고농도 이산화탄소를 포집할 수 있어 다른 이산화탄소 포집 기술에 비해 설비 구성이 쉽다. 또 연소중 발생되는 배기가스 대부분은 연소로에 공급돼 재사용할 수 있어 배출되는 배기가스양도 80% 감소시킬 수 있다.

연구진은 해당 기술의 효율을 높이기 위해 국내 최초로 배기가스 재순환 설비를 적용한 100 kWth급 순산소 순환유동층 연소 기술을 통해 연소 시 사용되는 산소 농도를 60% 이상으로 높였다. 고농도 산소를 이용하게 되면 연소로와 후단설비 크기를 줄일 수 있어 건설비와 운영비 절감으로 이어진다. 현재까지 개발된 순산소 순환유동층 연소기술은 40% 수준이다. 

연구진에 따르면 해당기술은 공기 연소와 순산소 연소의 안정적인 전환이 가능해 순산소 연소 중 발생하는 이산화탄소를 세계 최고 수준인 1시간 이내, 90% 이상으로 포집할 수 있으며 공기 연소 시 발생하는 오염 물질 배출도 최소화할 수 있다.

과제 참여자인 문태영 FEP융합연구단 박사는 "온실가스 감축과 초미세먼지 저감을 위해서는 획기적인 기술 개발이 시급하다"며 "순산소 순환유동층 연소 기술에 대한 기본설계, 엔지니어링 및 운영기술들을 순수 국산 기술로 확보함으로써 온실가스 원천 분리가 가능한 신발전 기술을 실증화하는데 기여할 계획"이라고 말했다.
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