에너지기술연구원-한국전력공사 공동연구
매체순환연소 기술로 96% 이상 이산화탄소 분리 배출
세계 최고 기록 경신에 전력 생산용 가스 생산까지
이산화탄소 포집 비용 30% 절감, 연 15만t 포집 가능
[충청투데이 김중곤 기자] 가스발전에서 이산화탄소를 원천 분리하는 기술을 세계 최대 규모로 실증하고 있는 국내 연구진이 나아가 세계 최초로 전력 생산에 필요한 증기까지 생산해냈다.
20일 한국에너지기술연구원(에기연)에 따르면 류호정 박사 연구진과 한국전력공사 전력연구원이 세계 최대 규모의 3메가와트(MWth)급 파일럿 플랜트에서 매체순환연소 기술을 300시간 동안 중단 없이 운전한 결과, 96% 이상의 이산화탄소 분리 배출 성능을 기록했다.
종전 세계 최고 기록인 94%를 뛰어넘은 것으로, 연구진은 2023년부터 해당 파일럿 플랜트를 구축해 본격적인 실증에 나서며 이같은 성과를 냈다.
매체순환연소는 산소를 주고받을 수 있는 입자를 통해 연로에 순수한 산소만을 공급하는 기술이다. 산소를 잃은 입자는 공기와 접촉해 이를 흡수하고 다시 연료에 공급하길 반복한다.
이는 대표 온실가스인 이산화탄소를 공기로부터 분리해 친환경 가스발전을 가능하게 하는 핵심 기술이다.
상용화된 가스발전에선 연료 연소로 발생한 이산화탄소가 공기 중의 질소와 혼합된다. 순수한 이산화탄소를 저장하기 위해선 이를 선택적으로 분리, 포집하는 시설이 필요해 그만큼 발전 비용이 상승한다.
반면 매체순환연소 기술을 활용하면 연료와 순수한 산소만 만나기 때문에 이산화탄소를 공기 중 질소와 분리하는 과정 없이 포집이 가능하다.
특히 연구진은 세계 최초로 매체순환연소 기술로 발전에 필요한 증기를 생산하는 데도 성공했다. 유럽연합, 중국, 미국 등 선진국에서도 이 기술을 실증 중이나 아직 증기 생산까진 도달하지 못했다.
매체순환연소 기술은 기존 100메가와트급 천연가스 발전보다 연간 운영이익 144억원, 발전효율 4% 상승 등의 경제성이 있는 것으로 예측된다.
이산화탄소 포집 비용도 기존보다 30% 절감돼 연 15만t 이상의 포집이 가능, 국가 탄소중립 달성에 크게 기여할 수 있다는 설명이다.
류호정 에기연 책임연구원은 “국가 탄소중립 달성을 위해서는 매체순환연소 기술과 같은 신기술을 적용한 가스 발전소의 신설과 운영이 필요하다”며 “우리가 가진 기술을 지속 발전시키고 실증해 차세대 발전 기술의 상용화를 앞당길 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
김중곤 기자 kgony@cctoday.co.kr