용융탄산염 연료전지를 통합한 복합발전의 CO2포집

전문가 제언

○ 2030년경에는 세계 온실가스 배출 예상량인 41Gt CO2 중에서 15Gt의 CO2를 감축해야 하며, 이 중 15%(2.3GtCO2) 이상을 CO2 포집 저장시설(CCS)로 처리해야 하고 에너지 절약과 효율향상으로 50%를 저감해야만 대기를 안정시킬 수 있다.

○ CCS 중 가스화 복합연료전지(IGFC)는 650~1100℃의 고온에서 증기개질과 수성가스 전환반응으로 전력변환 효율이 높고, 촉매가 CO에 피독되지 않는 장점과 CO2를 반응에 이용하여 농축, 분리할 수 있는 장점이 있다. 이미 2.5MW급 MCFC는 분산형 전원으로 많이 보급되고 있어 IGCC가 상용화되면 대형 발전플랜트에 보급이 확대될 것이다.

- MCFC에서 전류밀도 증가에 따라 유효면적은 쌍곡선으로 변하고 전기효율과 전압은 감소한다. 보통 한계전류밀도는 2000A/㎡, 전류밀도는 1500~1600A/㎡, CO2 이용률은 60%, 연료이용률은 70%, 그리고 증기/탄소 비는 3~5가 적당하다고 보고하고 있다.

- 음극은 Ni+Al로, 양극은 NiO에 Li, La, Co를 코팅해서 안정화를 기하고 있으나 전류밀도, 증기/탄소비, CO2 이용률과 석탄 등 연료의 특성에 적합하도록 연구하여 수명을 80,000시간 이상으로 연장시키고 경제성을 향상시켜 경쟁성을 높여야 한다.

○ 이 모델연구는 NGCC+ MCFC 복합사이클로 가스터빈에서 천연가스의 80%를 연소한 고온배기(CO2 4%)를 MCFC의 양극에 유입하고, 나머지 20%를 탈황 후의 양극출구 배기로 예열(150℃)해서 음극으로 유입시키면, 내부개질과 수성가스반응에 의하여 발생한 CO2를 H2와 분리포집(효율 80%)하여 냉각, 저장하므로 아주 적은 70gCO2/kWh만 대기로 방출, 저감할 수 있는 우수한 CCS의 가능성을 입증하고 있다.

○ 우리나라는 2004년부터 미국 FCE의 기술로 MCFC를 보급하여 많은 기술이 향상되었으며, 2년 내 두산중공업이 개발한 MCFC가 상용될 것이며, CO2 포집과 MCFC를 연계한 플랜트와 SOFC도 POSCO, 두산 및 삼성에서 개발하고 있어 정부의 제도적인 지원이 필요하다.

저자

Stefano Campanari, Paolo Chiesa

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

환경·건설

연도

2010

권(호)

4

잡지명

International Journal of Greenhouse Gas Control

과학기술
표준분류

환경·건설

페이지

441~451

분석자

박*서

분석물

• 용융탄산염 연료전지를 통합한 복합발전의 CO2포집.pdf [438,930 byte]

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