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SiC 센서에 의한 발전소의 수소감시

전문가 제언: ○ 석탄가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)은 기존 석탄 화력발전에 비해 발전 효율이 우수할 뿐 아니라 환경오염 물질도 획기적으로 줄일 수 있는 친환경 발전소라 할 수 있다. 더구나 석유나 천연가스에 비하여 석탄은 아직도 세계적으로 매장량이 풍부하여 석탄가스화 기술은 그 전망이 밝다.

○ 석탄가스화 기술은 석탄을 수소와 일산화탄소를 주성분으로 한 합성가스로 전환한 뒤 합성가스 중에 포함된 분진 및 황산화물 등 유해물질을 제거하고 천연가스와 유사한 수준으로 정제하여 복합발전을 하는 기술이다. 석탄 화력발전에 비해 발전 효율이 높고 석탄가스화로 인해 황산화물 90% 이상, 질소산화물 75% 이상, 이산화탄소 25%까지 저감할 수 있는 친환경적 기술이기 때문에 최근에 각국에서 개발이 활발한 실정이다.

○ 이러한 석탄가스화 공정에서 생산된 합성가스(syngas)는 가스터빈을 작동하는 데 사용되는데 이러한 합성가스는 발전소의 최적화 운전을 위해 온라인 모니터링으로 실시간으로 감시되어야 한다. 또한 이러한 모니터는 화학적으로 부식성이 강한 환경 등 가혹한 산업 환경에서도 신뢰성을 갖고 장기간 운전이 가능해야 한다. 따라서 이러한 환경에도 견딜 수 있는 SiC 센서가 최근 수소 모니터링으로서 각광을 받고 있다.

○ 이것은 SiC가 900℃의 고온에서 운전이 가능하고, 높은 열전도성, 내산성 및 SiC 소자 제작기술의 발달로 이러한 응용에 적합하기 때문이다. 앞으로 우리나라도 노후화된 석탄 화력발전소를 IGCC로 대체할 계획인데 여기에 온라인 모니터링으로서 이러한 SiC 센서기술의 응용이 가능할 것이다. 이 글에서 기술한 MOS SiC 가스 센서는 수소센서로서 고온의 산업 환경에서도 사용이 가능한 것으로 실험에서 검증되어 앞으로 석탄가스화 복합발전뿐 아니라 자동차 배기가스 제어 및 내연기관에서 공기/연료비율 조절 등에 응용이 기대된다.

저자: Reza Loloee, Benjamin Chorpening, Steve Beer, Ruby N. Ghosh
자료유형: 학술정보