실증 및 기술 사업화 본격 추진

한국전력(사장 조환익)이 석탄화력발전소 배기가스의 이산화탄소(CO2)를 저비용·고효율로 분리 가능한 분리막 생산설비를 세계 최초로 구축하고 본격적인 생산을 시작한다.

한전은 최근 경북 구미시 고아읍에 위치한 아스트로마사 부지내에 CO2 분리막 제조를 위한 실증용 생산설비를 구축하고 지난 7월 28일 기념식을 개최했다.

신기후체제 출범에 따라 2030년 국가 온실가스 배출량을 예상치 대비 37% 감축 목표를 위해 전력회사들이 이에 대응하기 위한 기술개발에 한창인 가운데 한전은 이번 설비구축을 위해 아스트로마社와 ‘차세대 CO2 분리막 상용화 개발’ 협약을 체결하고 총 180억원의 예산을 투입해 공동으로 개발했다.

이번에 구축된 분리막 생산 공장은 한전이 국내 중소기업인 아스트로마社가 보유한 분리막 원천기술과 연계해 국내 최초로 기후변화 대응을 위한 저비용 고효율의 막분리 상용기술을 개발하는 것이다.

한전이 개발하고 있는 차세대 CO2 분리막 기술은 기존의 이산화탄소 포집 기술과 비교해 이산화탄소 포집비용 및 부지면적을 최대 절반 이하로 줄일 수 있는 혁신적인 기술로 평가된다. 또한 구조가 간단하고 규모를 쉽게 키울 수 있고 화학·유해물질 사용이 없어 친환경적이라는 큰 장점을 갖고 있으며 가스정제 등 타 분야까지 사업화 추진이 가능한 차세대 기술로 기대되고 있다. 아울러 CO2 분리막을 적용하는 경우 기존 기술을 이용한 이산화탄소 포집에 비해 발전소 효율은 약2% 향상되는 동시에 발전단가와 포집비용이 각 10%~20% 절감된다.

한전은 이번에 아스트로마社와 함께 분리막 생산설비 및 인프라 구축을 완료함으로써 차세대 CO2 분리막 상용기술의 석탄화력 발전소 실증 및 기술 사업화를 본격 추진할 방침이다.

특히 CO2 분리막 성능 개선 및 대용량 모듈 제조, 분리막 공정 최적화를 완료하고 2017년까지 당진화력 5호기에 1㎿급 CO2 분리막 플랜트를 건설해 한전 고유의 상용급 분리막 핵심기술을 확보할 예정이다.

김동섭 전력연구원 원장은 기념사에서 “이번 사업은 원천기술을 보유한 국내 중소기업과의 협력을 통해 에너지신산업 분야 기후변화 대응을 위한 국내 고유기술 개발 및 실증, 해외 시장진출을 위한 기술 협력 사업화 모델을 구축했다는데 의미가 있다”고 밝혔다. 이어 “이번 사업은 한전이 국내 중소기업육성을 통해 기후변화 대응기술의 사업화 추진을 위한 모범적인 협력모델이 될 것”이라며 “국가 온실가스 감축 노력에 동참하고 에너지신산업 분야 기술 주도권을 확보해 전력산업의 지속가능 성장에 기여할 것으로 확신한다”고 덧붙였다.

이산화탄소 포집·저장(CCS) 기술

한편 이산화탄소 포집·저장(Carbon Capture & Storage(CCS))은 석탄 및 석유 등 화석 연료를 태울 때 발생하는 대표적 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 모아 저장하는 기술로 연료를 태우기 전 연료에서 CO2를 제거하는 ‘연소 전 포집’과 연료를 태운 후 나오는 배기가스에서 CO2를 제거하는 ‘연소 후 포집기술이 있다. 특히 연소 후 포집기술은 다시 대표적으로 고체의 CO2 흡수제를 이용하는 건식기술(하동화력)과 액체 상태의 용액을 CO2가 들어있는 기체와 반응시켜 CO2를 흡수하는 습식기술(보령화력)이 있다.

이번에 생산설비가 구축된 CO2 분리막 기술은 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 등을 포함된 배기가스가 분리막을 통과하면서 분자크기의 차이로 N2 등 다른 성분은 통과하지만 CO2는 통과하지 못하는 원리를 이용, CO2만을 분리하는 기술이다. 현재 국내에서 대학을 중심으로 고효율 분리막 소재 관련연구가 진행되고 있으나 화력발전소 배기가스 대상의 실증연구는 없는 상태이며 국외의 경우

CO2 포집 분리막 기술개발의 선두기관인 美 MTR社가 하루 20톤의 CO2를 포집할 수 있는 1㎿급 파일럿 플랜트를 건설하고 현재 실증연구 중에 있다.

이밖에도 분리막 기술은 천연가스에 있는 CO2를 제거해 순도 높은 천연가스를 만들기 위한 공정과 고순도 질소 생산 등을 위해 적용되고 있다.