Update2024.05.13 (월)
발전효율이 낮고 환경오염물질을 많이 발생시키는 저등급석탄을 고품위석탄으로 바꿔주는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국에너지기술연구원(원장 황주원)은 수분이 많고 열량이 낮은 저등급석탄을 대상으로 건조와 수분 재침투를 방지해 석탄의 열량을 획기적으로 높이고 안정적으로 발전소에서 활용 할 수 있는 ‘저등급석탄 고품위화 기술’을 국내 독자적으로 개발하는데 성공했다고 지난 2일 밝혔다.
‘저등급석탄 고품위화 기술’은 저등급석탄의 건조와 수분 재침투를 방지해 석탄의 열량을 획기적으로 높임과 동시에 안정적으로 발전소에서 활용 할 수 있는 기술이다.
저등급석탄은 수분이 많고(30~50%) 열량이 낮으며 자연발화 가능성이 크기 때문에 이동이 어렵다. 또 효율이 낮아 단위전력 생산에 필요한 석탄 사용량을 증가시키고 CO₂발생량이 급증하는 등의 문제가 있어 국내 발전소에서 사용하는데 어려움을 겪어왔다.
게다가 중국과 인도의 개발정책으로 고품위 석탄 가격이 급상승하면서 국내 석탄화력발전소는 고품위석탄 보다 저등급석탄의 수입을 늘리고 있다.
이와 함께 국내 수입석탄의 45%를 차지하고 있는 인도네시아가 2014년 이후 저열량탄 수출을 금지하는 법안을 발효시킬 것으로 예상돼 국내 석탄 수급에 비상이 걸렸다.
이시훈 박사팀이 개발한 기술은 발전소 현장에서 적용되는 ‘유동층 건조 기술’과 탄광 현장에서 적용되는 ‘기름 침적 건조기술’로 구분된다.
‘유동층 건조 기술’은 수분을 35% 함유한 저등급석탄을 분쇄해 유동층 건조기로 이동시킨 후 발전소 굴뚝에서 빠져나가는 폐열을 이용, 약 150℃의 배가스를 주입해 분쇄된 석탄을 가스상에서 부유시켜 수분을 제거해 고품위화 한다.
‘유동층 건조 기술’로 수분을 제거하는 고품위화 공정을 거치면, 10톤(1일 처리량)의 저등급석탄을 투입 시 8톤의 고품위석탄 생산이 가능하고, 공정 과정에서도 기존 기술에 비해 10%이상의 비용절감 효과가 있다.
‘기름 침적 건조기술’은 탄광 현장에서 분쇄된 저등급석탄을 고분자화합물이 용해된 기름과 혼합한 후 고속 원심분리기를 이용해 고분자화합물이 코팅된 석탄을 분리하고, 고온의 스팀을 이용한 회전형 건조기로 수분을 제거해 고품위화하는 기술이다.
‘기름 침적 건조기술’로 처리해 안정화시킨 석탄은 자연 발화 현상이 없어 장거리 운송이 용이하다. 더불어 5톤(1일 처리량)의 저등급석탄을 투입 시 4톤의 고품위 석탄 생산이 가능하며 기존 기술에 비해 석탄안정화에 사용되는 기름의 소모량도 20% 이상 절감시킬 수 있어 매우 경제적이다.
에기연은 이번 연구결과가 적용된다면 발전소 500MW 1기당 석탄운송비용만 연간 50억원 절감 가능하고 석탄 사용량도 300억원을 절감하는 등의 경제적 효과를 가져 올 수 있다.
또한 발전효율을 2.5% 증가시키는 반면, CO₂발생량을 10% 감소시켜 환경오염방지 효과까지 얻을 수 있는 것으로 나타났다.
연구책임자인 이시훈 박사는 “중국과 인도 등 최근 급격하게 시장이 커지고 있는 개발도상국을 대상으로 기술 수출을 준비 중”이라며 “기술 공급자 역할을 해야 하는 우리나라 EPC 업체로서는 연구원에서 개발한 기술을 기반으로 500조원 이상의 세계 시장 진출이 가능해 질 것”이라고 전망했다.
