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석탄발전소의 산소-연료 연소기술

전문가 제언: ○ 산소-연료연소(oxy-fuel combustion) 기술은 1982년경에 개발되었으며, 초기엔 천연가스 또는 석유의 폐유정에 압축된 CO₂를 주입하여 석유 및 가스를 회수하고, 증산하기 위한 EOR에 사용할 순수한 CO₂를 생산하기 위한 목적으로 개발되었다. 그러나 세계 각국은 석탄발전소 운영에 의한 대기 중의 온실가스 배출 증가로 인해 CO₂배출량을 줄이고, 이를 포획하고 억제할 수 있는 새로운 기술개발에 관심을 가지게 되었다. 기존 석탄 발전소의 CO₂를 농축하여 포획하기 위해서는 연소 배출가스에서 질소를 제거하는 방법과 연소 이전에 가스 흐름으로부터 공기 중 질소를 제거하는 방법이 있으며, CO₂저장 및 NOx 저감을 위해 산소-연료 연소 기술을 활용하는 것이 다른 기술에 비해 기술 및 경제성 측면에서 큰 비용효과를 기대할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

○ 산소-연료 연소기술을 석탄발전소에 적용할 경우 산화제로 순수한 산소가 사용되고 연도 배출가스를 연소로에 재순환케 하여 연소로 내의 온도를 조절하며, heat flux에 영향을 주어 연소로의 열전달을 높여준다. 연구결과 배출 연도가스 중의 CO₂농도를 17%에서 95%까지 농축함으로써 배출가스 중의 CO₂분리공정의 비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 산소-연료 연소기술은 기존의 미분탄 공기 연소의 경우에 비해 thermal NOx 및 fuel NOx를 1/3까지 줄일 수 있는 장점이 있다.

○ 그동안 선진국에서는 산소-연료연소기술의 실용화를 위해 많은 노력을 기울여 왔으나 아직도 해결해야 할 과제가 많이 남아있다. 특히, 연소 시에 발생하는 SOx 등의 환경문제, 회분의 발생, O₂/CO₂분위기에서 화염의 안전성, 열전달 특성, 저렴한 산소 공급 등은 계속 연구해야 할 과제이며 상업규모 산소-연료 연소 플랜트 건설의 장애 요인이 되고 있는 대형 산소 플랜트의 투자비와 운전비용을 줄이고 저렴한 산소를 생산하기 위한 연구가 추진되어야 한다. 우리나라는 전력생산의 약 30% 이상을 석탄-화력발전소에 의존하고 있어, 지구온난화 및 환경문제 저감을 위해서 향후 기존 발전소 개조 또는 신규 발전소 건설 시에 산소-연료 연소기술의 적용 가능성을 면밀히 검토해야 할 것으로 보며, 전력산업은 이 분야의 연구개발을 적극 추진해야 할 것이다.

저자: B.J.P.Buhre,L.K.Elliott,et al,
자료유형: 학술정보