보도자료

한국에너지기술연구원 보도자료

친환경 순산소 순환유동층 연소 기술로 굴뚝 없는 발전소 구현한다

  • 작성일 2020.02.13
  • 조회수 24082

- 산소 농도 60%에서 이산화탄소 90% 이상 포집 가능한 순산소 연소 운전 기술 확보 

- 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출 80% 이상 저감 


■ 국내 석탄 화력발전이 이산화탄소와 초미세먼지 유발 물질(질소산화물, 황산화물, 일산화탄소)의 주요 배출원으로 지목되고 있는 가운데, 대기오염 물질 배출이 없는 친환경 석탄 화력발전 원천 기술이 국내 연구진에 의해 개발되고 있다.


■ 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 이재구 단장 연구진은 기존 공기 연소 대비 초미세먼지 유발 물질 배출을 80% 이상 낮추고 연소 중 이산화탄소를 90% 이상 포집할 수 있는‘순산소 순환유동층 연소 기술’개발에 성공했다.


□ 순산소 순환유동층 연소 기술은 순산소 연소와 순환유동층 연소 기술이 합쳐져 이산화탄소 저감, 저급 연료의 이용, 탈황, 탈질까지 가능한 미래 발전 기술이다.


○ 순환유동층 연소 공정은 950도(oC) 이하에서 운전돼 높은 온도를 필요로 하는 다른 화력발전 기술에 비해 열적 질소산화물이 발생하지 않는다. 또 연소로 내 환원제(요소수 혹은 암모니아수)의 공급을 통해 탈질이 가능하며, 석회석 입자를 투입하면 탈황까지 가능해 환경 설비 부담이 적다.


○ 공기 대신 순수한 산소를 이용해 연소하는 순산소 연소 공정은 기존 화력발전소에 산소 공급과 배기가스 재순환 설비만 추가하면 고농도의 이산화탄소를 포집할 수 있어, 다른 이산화탄소 포집 기술에 비해 설비 구성이 쉽다. 또, 연소 중 발생되는 배기가스 대부분은 연소로에 공급돼 재사용함으로써 기존 공기연소 대비 굴뚝으로 배출되는 배기가스의 양이 80% 감소하기 때문에 결과적으로 초미세먼지 유발 물질인 대기 오염물질의 배출량을 저감*할 수 있다.

* 공기연소 대비 이산화황 80%, 산화질소 85%, 일산화탄소 76% 저감


□ 연구진이 개발한 기술은 국내 최초로 배기가스 재순환 설비를 적용한 100 kWth급 순산소 순환유동층 연소 기술로, 연소 시 사용되는 산소 농도를 60% 이상으로 높여 사용할 수 있는 세계 최고 수준의 기술이다.


○ 순산소 순환유동층 연소에 사용되는 산소 농도는 효율 향상에 중요한 역할을 담당한다. 현재까지 개발된 순산소 순환유동층 연소 기술은 40% 농도 수준의 산소를 사용하고 있으나, 60% 이상 고농도 산소를 이용하게 되면 연소로와 후단 설비의 크기를 줄일 수 있고 이는 건설비와 운영비의 절감으로 이어진다. 


○ 연구진은 100 kWth급 순산소 순환유동층 연소 시스템에서 산소 농도 60% 이상으로 운전할 경우 200 kWth급의 출력이 발생하는 것을 확인했다. 즉, 같은 설비 용량 대비 2배의 출력을 낼 수 있어 전체 설비를 줄여도 동일한 효율을 나타낼 수 있게 된 것이다.


○ 이외에도, 연구진이 개발한 기술을 이용하면 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 FEP융합연구단 문태영 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 밝혔다.


□ 이번 기술 개발은 국가과학기술연구회가 지원하는 FEP 융합연구사업의 일환으로 진행됐으며, 굴뚝으로 배출되는 이산화탄소와 미세먼지가 없는 친환경 발전소 개발을 목표로 하고 있다.

프린트 돌아가기

전체 339건의 게시물이 조회되었습니다.

번호, 제목, 작성일, 조회수
- 건물에너지 생산부터 소비, 수요관리, 고장진단까지 실시간으로- 확대되고 있는 건물 내 분산자원 간 효과적이고 신속한 제어기술 확보- 사이버 공격에도 안…
2024.03.26
- 수소 생산 시 발생하는 이산화탄소 배출 최소화로 탄소중립 실현 기여- 메탄(CH4) 대비 이산화탄소(CO2) 선택도 4.6배 향상, 흡착량도 매우 우수- 기존 흡착 …
2024.03.07
- 에너지연, 국내 최초로 암모니아에서 이산화탄소 배출 없는 고순도 수소 생산 성공- 암모니아 분해 시 사용하는 화석연료를 암모니아, 수소로 대체하는 생산 …
2024.02.29
- 반투명 페로브스카이트 태양전지의 숙제, 금속산화물층 열화 현상 최초 규명- 국내 최초 양면수광형 탠덤 태양전지 제작에도 적용해 효율 향상 기여- 에너지·…
2024.02.21
- 유망한 수소 저장·운송 수단, 무탄소 연료 ‘암모니아’, 값싸게 만든다- 청정 암모니아 대량 생산 경쟁력 확보로 암모니아 100% 수입 의존 극복- 기존 하버-보…
2024.02.06
- 세계 최고 에너지 국책 연구기관인 독일 헬름홀츠 베를린 재료·에너지 연구소(HZB) 등 유럽 유수 기관과 글로벌 컨소시엄 구성- 초경량 유연 다중접합 태양전…
2024.01.25
- 촉매 실험 자동화한 스마트 실험실 구축으로 안전하고 안정적인 실험환경 마련- 인공지능을 기반으로 한 실험 데이터 분석·활용, 실험실의 디지털 트윈 실현-…
2024.01.18
- COP28에서 ‘아시아-태평양 슈퍼에너지 하이웨이’ 컨셉 발표- 에너지기술 수요국과의 논의를 통해 에너지 신시장 진출 발판 마련□ K팝, K드라마 등 한류 소프…
2023.12.19
- 태양광 발전 전력을 이용한 그린수소 생산의 최적 방법, 시스템 규모 제시- 지역 맞춤형 그린수소 생산 시스템을 통한 수소 생산 단가 절감 및 생산량 증대- …
2023.12.13
- 고온 전기분해 환경에 최적화된 국산 고온수전해 전용 스택 개발- 국내 소재·부품 및 설계 기술을 바탕으로 고온수전해 전용 스택 기술 국산화- 해외 상용 스…
2023.11.30