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석탄 가스화 열분해 공정(ECOPRO)의 개발

전문가 제언: ○ 석탄은 매장량이 풍부하여 2차례의 석유위기에도 불구하고 안정된 가격을 유지해왔기 때문에 에너지안보 차원에서 그 이용이 확대되어 왔다. 그러나 대량 사용에 따른 회분 발생이나 S, N 화합물과 CO2에 의한 환경오염이 문제가 되고 있다. 이에 비해 천연가스의 주성분인 CH4는 청정연료이므로 CO2 발생량이 탄화수소 중에는 가장 적다. 석탄을 CH4로 전환하는 데는 부분산화-CH4합성법과 수소첨가가스법이 있다.

○ 부분산화-CH4합성법은 석탄을 산소로 가스화하여 CO와 H2로의 전환반응인 CO+H2→H2+CO2로 CO와 H2의 비를 조정하고 수소첨가가스화법은 석탄과 수소를 직접 반응시켜 CH4를 합성한다. 석탄의 가스화는 석탄으로부터 가연성 기체를 얻는 방법으로 석탄의 고분자 화학결합을 분쇄하여 CO, H2, CH4, CO2 등 저분자로 분해시키는 것으로서 건류열분해, 부분산화, 수성가스화, 발생로 가스화 등의 다양한 반응이 있으며 이들 반응을 통해 연료용이나 합성용으로 전환할 수 있다.

○ 석탄가스화공정은 최종 생성가스의 발열량에 따라 저열량(1N-입방미터 당 3,000kcal 이하), 중열량(3,000~8,000kcal), 고열량(8,000kcal 이상)으로 분류할 수 있다. 또한 반응물의 접촉방식에 따라 고정층, 유동층, 분류층, 용융층 등의 방법으로 분류할 수 있다. 고열량 가스화공정은 석탄을 수소와 반응시켜 매탄이 90% 이상 포함된 고열량 가스를 얻는 수소화가스공정이며 이 가스는 주로 천연가스의 대체연료로 이용되기 때문에 대체 천연가스라고도 한다.

○ 대체 천연가스는 천연가스와 같은 에너지밀도를 가지고 있기 때문에 천연가스 공급망을 통해 공급이 가능하고 무독성이기 때문에 가정용 연료로도 적당하다. 최근에 많이 활용되고 있는 석탄가스화복합발전은 석탄가스를 정제하고 가스연료를 이용하여 가스터빈을 구동하여 발전하고 그 배기연소가스의 열을 이용하여 증기터빈에서 다시 발전하는 복합발전시스템이다. 이와 같이 석탄을 효율적으로 사용함으로써 이산화탄소 배출량 저감을 위한 연구가 계속되고 있으며 향후에도 이러한 연구는 계속 진행될 것으로 생각된다.

저자: Katsushi Kosuge etc.
자료유형: 학술정보