석탄가스화 복합화력이란

효율 42%로 석탄보다 2%P 높아
美·유럽 1990년대 이미 상용화

충남 태안반도 끝자락에 있는 태안화력발전단지. 석탄화력발전소 옆에 130m 높이의 구조물이 세워져 있다. 이 구조물은 국내 최초로 세워지는 석탄가스화복합화력(IGCC)의 핵심 설비인 가스화기다. 석탄을 원료로 하지만 고온·고압 과정을 통해 생성되는 가스가 가스터빈과 증기터빈을 돌리는 연료로 사용된다. 겉보기에는 석탄화력발전소와 다를 바 없어 보이지만 온실가스가 거의 발생하지 않아 친환경 발전소로 각광받고 있다. 올해 완공 예정이다.

발전소 건설 업체인 두산중공업 관계자는 6일 “석탄은 오염물질 배출이 상대적으로 많아 기피 대상이지만 우수한 경제성 등은 무시할 수 없다”면서 “청정 석탄 이용 기술이 어느 때보다 중요해지고 있다”고 말했다.

석탄 등 저급 연료를 가스로 전환하는 기술은 미국, 유럽 등 선진국에서는 1990년대부터 이미 상용화돼 있었다. 미국은 석탄가스화복합화력의 효율을 높이고 건설 단가를 낮추는 데 방점이 찍혀 있다면 유럽은 석탄과 바이오 등을 섞는 등 혼합형 연료 개발에 주안점을 두고 있다. 한국서부발전은 환경 규제 강화, 노후 석탄발전설비 대체 수요 등을 감안할 때 2030년 8300억 달러 규모(약 250GW)의 거대 시장이 형성될 것으로 보고 있다.

현재 석탄가스화복합화력의 발전 효율은 약 42%로 석탄화력 대비 2% 포인트 높다. 발전 효율이 2% 올라가면 이산화탄소 발생량은 10% 줄어든다. 기존 발전설비와 달리 연료를 연소하기 전에 오염물질 제거가 쉬워 액화천연가스(LNG) 수준으로 떨어뜨릴 수 있다.

특히 이 기술이 주목받는 이유는 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술과 연계되면서 발전 단가를 15%가량 낮출 수 있기 때문이다. 서부발전 측은 “합성가스의 부피가 기존 석탄화력 배기가스의 10%에 그친다”면서 “부피가 줄면 그만큼 비용이 덜 들어간다”고 설명했다.

증기의 압력과 온도를 높여 연료 소비를 줄이는 초초임계압(USC) 화력발전소, 석탄발전소의 연료를 우드펠릿(나무와 톱밥으로 만든 고체 연료) 등으로 대체하는 연료전환 프로젝트, 공기와 석회를 동시에 주입해 연료를 순환 연소시킴으로써 오염물질 배출을 크게 줄인 순환유동층 보일러도 친환경 발전소로 주목받고 있다. 삼성엔지니어링은 황 함유량을 크게 낮추는 플랜트 기술을 개발했다. 지난해 완공한 트리니다드토바고 정유 플랜트에서는 초저황(황 함유량 8 이하) 디젤이 매일 4만 배럴씩 생산된다.

김헌주 기자 dream@seoul.co.kr