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한국전력의 10대 핵심전략기술

KEPCO 4.0 핵심기술 <3>

 

 

(지난 기사에서 이어집니다 https://blog.kepco.co.kr/1477 )

 

 

시대의 흐름에 발맞춰 디지털 변환과 에너지 전환을 꾀하고 있는 한국전력. 지난 글에서는 두 목표를 달성하기 위해 수행 중인 다양한 기술 개발 현황에 관해서 설명드렸는데요. 이번 글에서는 한국전력의 10대 핵심 전략기술 중 ④ 기후환경 대응 기술에 대해 소개합니다.

 


 

 

인류의 행복을 드높인 에너지원, 화석연료. 하지만

 

 

인류가 눈부신 문명을 이룩하기 위해 반드시 필요했던 자원이 있습니다. 바로 석탄과 석유 등의 화석연료입니다. 2,000여 년이라는 시간 동안 인류는 석탄에 불을 붙이는 방식으로 열에너지를 얻어왔습니다. 증기기관이 발명된 이후로는 석탄으로 커다란 운동에너지를 만들어 냈고요. 증기기관의 발명 덕에 인류의 석탄 사용량이 폭발적으로 증가합니다. 

 

1차 세계대전이 시작되면서 석유로 움직이는 내연기관이 석탄 및 증기기관을 대체하기 시작했습니다. 1차 세계대전이 끝난 뒤부터는 석유가 유럽 국가들의 핵심 자원이 됐죠. 2차 세계대전이 끝난 후에는 석유가 석탄을 제치고 세계에서 가장 중요한 자원이 됐습니다. 모든 국가들이 경제발전을 위해 목숨을 걸고 석유 확보에 나섰죠.

 

한국의 경제발전 역시 이 화석에너지 덕에 가능했습니다. 1970년대까지만 해도 석탄과 석유로 국내의 거의 모든 에너지 수요를 충당했습니다. 1960년대에는 무연탄과 수력으로, 1970년대에는 석유를 태워서 전력을 공급했죠. 급속한 경제 발전과 함께 한국인들의 에너지 사용량도 폭발적으로 증가했습니다.

 

 

▲ 1980년 5월에 완공된 평택화력발전소 제1, 2호기 준공식 사진 ⓒ한국전력 화보집 'KEPCO in Seoul' vol. 2

 

 

저렴한 가격으로 인류에게 열과 힘, 전기를 제공한 화석연료. 하지만 현재 화석연료가 야기하는 환경오염으로 인해 전 세계가 고민에 빠졌습니다. 인간 활동에 의한 기후변화의 위험을 평가하는 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 패널) 2018년에 발표한 보고서 ‘지구온난화 15℃’는 다음과 같이 경고했습니다.

 

 

『2100년까지 추가 기온 상승을 1.5℃로 제한하지 않으면

… 돌이킬 수 없는 결과가 초래된다.』


 

이후 세계 각국은 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 다각도로 노력하고 있습니다. 신재생 에너지 발전원의 수를 늘리고, 경유차를 제한하는 식으로 말이지요.

 

그럼에도 화석연료는 여전히 저렴하고 효율이 높은 에너지원이기 때문에 단시간에 포기하긴 힘듭니다. 따라서 환경오염을 적게 야기하면서 화석연료를 사용할 수 있는 기술이 개발되고 있습니다. 바로 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술, 탄소 자원화 기술 등입니다. 한국전력의 기업부설연구소인 전력연구원 역시 해당 기술의 개발에 박차를 가하고 있습니다.

 

 


 

이산화탄소 꼼짝 마! 이산화탄소 포집 기술

 

 

이산화탄소 포집 및 저장 기술은 CCS 기술이라고도 불립니다. Carbon Capture & Storage 기술의 약자인데요. 화력발전소와 석유화학공장 등의 대규모 배출원에서 발생하는 이산화탄소를 고농도로 포집한 뒤 해양이나 땅속에 저장하는 기술입니다.

 

이 기술은 연소 전 포집, 연소 후 포집 그리고 연소 중 포집의 세 종류로 나눌 수 있습니다. 연소 전 포집은 화석 연료에 포함된 이산화탄소를 선택적으로 분리하여 포집하는 기술입니다. 연소 후 포집은 연료가 연소된 후 배출되는 가스 중에 포함된 이산화탄소를 선택적으로 분리하여 포집하는 기술이고요. 연소 중 포집은 순산소 연소라고도 하며, 연소과정에서 공기 대신 순산소를 이용하여 연소함으로써 배출되는 이산화탄소와 물 중 이산화탄소만 분리하는 기술입니다.

 

대용량으로 배출되는 이산화탄소를 처리하는 방법으로는 습식 기술, 건식 기술, 분리막 기술이 있는데요. 국내 연구진들은 1990년대 후반부터 습식, 건식, 분리막 포집 기술을 개발해왔는데요. 실증화 연구를 통해 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있답니다.

 

 

▲ 보령화력발전소 10MW 습식 이산화탄소 포집설비 사진 ⓒ 한국전력 보도자료

 

습식 기술액상 화합물과 이산화탄소를 반응시켜 분리 및 회수하는 방법입니다. 국내에서는 10MW급 포집플랜트를 보령화력본부에 구축하여 5,000시간 장기 연속운전에 성공했고요. 건식 기술고체 흡수제를 이용하는 방법인데요. 국내에서는 세계 최초, 최대 규모로 10MW급 포집플랜트를 하동화력본부에 건설한 뒤 2,300시간 장기 연속 운전에 성공해 기술의 신뢰성을 확보했답니다. 분리막 기술분자의 크기와 투과 속도 차이로 분리하는 방식입니다. 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소 중 90% 이상을 분리하는 저비용 고효율 기술인데요.  지난 2017년, 당진화력본부에 세계 최고 수준의 1MW 이산화탄소 분리막 플랜트가 설치돼 운영 중입니다.

 

 

▲ 2017년 10월 16일, 한국동서발전 당진화력본부에서 개최된 준공식 사진 ⓒ 한국전력 보도자료

 

한국전력은 온실가스 감축 국가 로드맵과 연계해 최대 규모인 10MW급 습식 이산화탄소 포집 실증플랜트를 활용할 예정입니다. 이를 통해 이산화탄소 저장과 연계된 중규모 통합 실증 및 대규모 포집 플랜트 격상을 진행할 예정입니다. 이렇게 개발된 포집 기술들은 전력산업을 포함한 다양한 분야에 적용될 텐데요. 해당 기술 이전과 플랜트 수출 등으로 글로벌 시장 진출을 계획 중이랍니다.

 


 

 

미운오리가 백조로 바뀌다? 이산화탄소 자원화 기술

 

이산화탄소 자원화 기술이란 화석연료가 연소되며 발생하는 이산화탄소를 산업적으로 유용한 물질로 전환해 활용하는 기술입니다. 이산화탄소를 다양한 물질로 전환해 활용함으로써 이산화탄소 저감과 동시에 경제적 부가가치를 창출할 수 있는 일석이조의 기술이랍니다. 이산화탄소를 과연 어떤 물질로 바꿀 수 있을까요?

 

이산화탄소는 열화학, 전기화학, 광촉매 및 바이오 효소 등의 전환반응을 통해 유용한 물질로 재탄생할 수 있습니다. 특히 이산화탄소의 광물화를 통해 중탄산소다, 염산, 표백제 및 염소 등을 생산하는 기술이 주목받고 있는데요.

 

이산화탄소 활용 고부가화합물 생산 개념도 ⓒ책 '전력기술의 미래전망' 155p

 

 

전력연구원에서는 이산화탄소 광물화 기술을 중심으로 기술 개발에 매진하고 있습니다. 발전소가 배출하는 이산화탄소를 활용해 중탄산소다, 수소, 염소 등의 고부가가치 화합물을 생산하는 기술이죠. 또한 산업체에서 발생하는 부산물을 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘이나 탄산마그네슘 형태로 만드는 기술도 한창 개발 중입니다.    

 

전력연구원에서는 또한 메탄을 생성하는 미생물을 이용해 이산화탄소를 메탄가스로 전환해 연료로 활용하는 기술을 개발하고 있답니다. 본 기술에서 생산된 메탄가스는 P2G(Power to Gas) 에너지 저장에도 사용이 가능한데요. 따라서 신재생 에너지와 연계되어 높은 활용도가 기대됩니다.

 


 

 

지구온난화의 주범인 처치곤란 이산화탄소를 자원으로 활용한다니. 발상의 전환이 놀랍죠? 한국전력과 전력연구원은 앞으로 꾸준한 기술 개발을 통해 이산화탄소 감축을 위해 노력할 예정입니다.

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  • 짱큰곰 2019.04.29 08:42
    미세먼지의 주범에서 온난화 예방기술로 새로운 패러다임 형성되기를...
  • 박준현 2019.05.13 23:23
    '한국전력의 10대 핵심전략기술과 KEPCO 4.0 핵심기술 <2>'를 볼 수가 없네요??ㅠㅠ
    어떻게 다시 보게 해주실 수 없나요?