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저품위석탄 이용 화력발전 플랜트의 열효율 개선

전문가 제언: ○ 석탄은 세계 확인 채굴가능 매장량이 석유나 가스 등 다른 화석 연료보다 훨씬 많음에도 불구하고 환경이나 활용의 편의성 등의 문제 때문에 발전 연료로 널리 사용하는 데는 문제가 따른다. 한편, 에너지 자원의 다양화와 지구환경 문제에 대응하기 위하여 석탄 화력발전의 열효율 개선에 대한 기술개발이 전 세계적으로 이뤄지고 있다. 특히 최근에 이르러서는 저품위 석탄을 환경보전성이 고려된 발전용 연료로 유효 활용하기 위하여, 기존 플랜트에 보조 기기를 부가시키거나 CO2 회수 기구를 조합한 석탄가스화 복합발전을 이용하기도 한다.
○ 석탄의 전 세계적인 종류별 가채 매장량은 전체 석탄 자원의 약 50%가 갈탄이나 아역청탄 등과 같은 저품위 석탄으로, 이는 발열량이 낮고 중량의 약 절반이 수분(예를 들어 호주산 갈탄은 중량의 약 60%가 수분)인 특징이 있어서, 열효율의 개선과 CO2 배출량의 삭감에 어려움이 따른다. 하지만 석탄은 세계적으로 매장량이 풍부하고 매장 지역이 편재되지 않은 에너지 자원이기 때문에, 세계의 석탄 화력발전 플랜트에 대한 수요는 앞으로도 계속 증가할 것으로 예상된다.
○ 본고에서 소개한 저품위 석탄 화력발전 플랜트에 다관식 간접 가열방식인 STD(Steam Tube Dryer: 증기 튜브 가열기)를 부가시킨 시스템은, STD가 없는 경우에 비하여 2.1～4.2% 열효율 개선 효과가 있으며 플랜트의 CO2 배출량 삭감에도 기여하는 것으로 평가되고 있다. 한편 STD는 셀？튜브 열교환기와 비슷한 구조로서, 저품위 석탄의 애벌 분쇄기와 미분탄기 사이에 설치된다.
○ 우리나라는 현재 미세먼지와 CO2 배출량의 삭감 문제 때문에, 기존의 석탄발전 플랜트의 감축까지도 심각하게 고려하고 있을 정도로 어려움을 겪고 있다. 그러나 한편으로는 우리나라의 에너지 사정을 적극 고려하여, 최근 산업통상자원부와 한국서부발전(주) 등이 중심이 되어 충남 태안에 석탄 활용 종합 실증 플랜트를 운영할 계획을 구체화하고 있다. 따라서 본고에서 소개한 STD 부가 플랜트는 국가적 차원에서 적극 검토할 가치가 있을 것이다.

저자: KAMBARA S. et al.
자료유형: 니즈학술정보