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가스 화력 발전의 이산화탄소 포집을 위한 스위프 기반의 막 가스 분리 장치

전문가 제언: ○ 가스 화력 발전에서 CO2 포집은 주로 연소기나 터빈의 하류 단계에서 처리된다. 이 때 배기가스의 CO2 농도는 낮고 유량은 많아 CO2 포집 공정에 있어 에너지와 흡수제의 다량 소모로 처리 비용이 상승한다. 이 발명은 터빈 배기를 스위프 기반의 막 분리(sweep-based membrane gas separation) 방식으로 CO2 농도를 높인 후 순환시켜 문제를 개선한다.

○ 이 발명의 주요 기술은 ① 포집용 가스 분리기의 구성 위치(연소기를 우회하고 압축기와 가스터빈 사이), ② 가스 분리기를 지난 CO2 희박 가스와 연소기를 거친 연소가스로 가스터빈 작동, ③ CO2 농후 가스의 순환을 위해 스위프 기반 막 분리 유닛을 터빈 배기 하류에 구성한 것 등을 들 수 있다.

○ 이 발명은 CO2 포집 시 CO2 농도의 상승, 처리 가스의 감량으로 흡수제와 에너지를 절감할 수 있어 활용 가치가 크다. 하지만 활용 전에 특허, 기술자료, 실 시스템에 대한 사전 특허 조사를 실시하고, 검토 결과에 따라 활용 범위와 설계 변경 범위를 정하는 것이 필요하다.

○ 국내의 CO2 포집기술은 정부 지원으로 핵심기술과 실증기술 개발이 활성화되고 있다. 특히 1997년부터 포집기술 개발을 시작한 한국에너지기술원과 한국전력연구원을 중심으로 흡식/건식 흡수법에 대한 공정과 흡수제 개발이 진척됐다. 성과로는 2013년 5월, 10MW 연소 후 습식 파일럿 플랜트(보령화력 8호기)가 준공되고, 2014년 4월에는 운용비와 소형화에 유리한 건식의 10MW 연소 후 파일럿 플랜트(하동화력 8호기)가 설치됐다. 비교적 장치와 운전이 단순한 분리 막 포집기술에서는 ‘이산화탄소 회수용 혁신적 유무기 분리막 기술개발(한양대, 2002~2012년)’ 등의 연구가 진행되고 있다.

○ 국내의 경우, 온실가스 배출권 거래제가 2015년부터 시행될 예정이다. 특히 전력의 상당 부분을 점유하는 화력발전소는 CO2 배출의 주 발생원으로서 현 포집기술 적용 시 발전비용이 약 10% 상승되는 것으로 알려지고 있다. 저비용 고효율의 CO2 포집기술과 CO2 저장기술의 개발과 실용화가 더욱 필요하다.

저자: Membrane Technology And Research, Inc.
자료유형: 니즈특허정보