<인터뷰> 석탄가스화발전소 한국형 꿈꾸는 한국서부발전소 김동섭 기술본부장

 

‘정부 국책사업의 일환으로 석탄발전소를 친환경 석탄가스화발전소로 전환하기 위한 연구에서 상용화에 이르기까지 12년간의 세월이 흘렀습니다.“, ”실용성 여부와 효율성에다 건설비와 국산화에 대한 신뢰성까지 그간 꾸준히 제기됐지만 이에 대한 600여가지의 문제점들을 발굴해서 우려를 해소시켰습니다", "17개 연구기관과 400여명의 기술진들이 참여해서 상용화에 성공한 석탄가스화발전소의 한국형 모델이 이제야 빛을 보게 됐습니다“.

 

이를 진두지휘한 한국서부발전 김동섭 기술본부장을 업무협의차 태안에서 서울 포스코와 두산중공업을 방문하는 자투리시간에 인터뷰를 가졌다. 인터뷰 시작이 되자 그간의 연구개발과 상용화 과정을 거침없이 쏟아내며 이를 국내 석탄발전소뿐만아니라 섬이 1만 7,500여개나 되는 인도네시아와 서부 사막 석탄발전소로 인해 황사와 미세먼지의 주범인 중국, 그리고 여전히 석탄발전소 비중이 높은 미국 발전시장에 수출하기 위해 동분서주 중이라고 말했다.

 

김 기술본부장은 "전력산업에서의 각종 발전연료를 투입하여 얻게 되는 약 40%의 기본에너지인 전기에너지와 대기중으로 바다와 배출되는 약 60%의 공해에너지원인 발전부산물을 다시 자원화(Upcycling)시켜 각종 화학원료 및 농, 생명 및 바이오 산업과 건축원료로 6차산업에 적용해야 한다"며 "에너지는 에너지대로 부산물은 자원으로 버릴게 없다는 점“을 반복해서 강조했다.

 

한국서부발전은 지난 5월이미 오는 2020년까지 2015년 미세먼지 배출량 대비 50%를, 2025년까지는75%를 감축하기 위해 국내 최초로 태안화력 1호기에 사이클론(Cyclone) 탈황·집진 신기술을 적용한 바 있다. 이를 위해 지난 5월부터 약 2개월에 걸친 공사기간 끝에 성공적으로 사이클론 탈황집진 신기술 설비를 완료하고 3개월간(7~9월)의 성능검증 끝에 태안화력 1호기의 평균농도가 SOx(황산화물) 9.3ppm,먼지 4.8mg/S㎥로 국내 최고수준인 수도권 석탄화력 배출기준(SOx 25ppm, 먼지 5mg/S㎥) 보다도 현저히 낮은 수준으로 개선된 것으로 나타났다. 지난 9월말 기준으로 지난 2015년 동기 대비 전기생산량은 23% 증가한 반면 대기오염 물질 배출량은 41% 감축(동일 발전량 기준으로 환산시 51%)시켰다. 서부발전은 장기적으로 오염물질 제로배출(Zero Emission) 및 자원순환 발전소를 실현할 수 있는 미래전략기술의 융합기술을 곧 적용할 것이라고 그는 덧붙였다.

서부발전이 적용할 가스화발전(IGCC Integrated Gasification Combined Cycle)이란 수년간 실증연구과제로 진행해 국내 최초의 고효율 친환경 발전소로 개발해 실증운영중인 석탄가스화 발전이다. 이는 석탄, 석유잔사, 환경 폐기물 등 상대적으로 LNG보다 값싼 발전 원료를 열분해하는 과정에서 발생하는 유효한 가스는 우선 집적하여 실생활에 사용할 수 있다. 잔여 가스로는 청정 가스화발전을 하는친환경 발전으로 LNG복합발전과 같은 청정에너지원의 하나지만, 사용하는 원료의 값싼 가격경쟁력으로 인해(LNG가 채굴되지 않는 나라나 석탄화력 발전을 많이 사용하는 나라에서는 IGCC발전이 NG발전과함께 고효율 친환경 발전시스템이라고 김 본부장은 설명했다. 이를 앞으로 표준화를 통해 「한국형IGCC」브랜드화 한다는 방침이다. 김 기술본부장은 “IGCC는 미세먼지와 황산화물(SOx)뿐만아니라 질산화물까지 획기적으로 제거, 천연가스를 재료로 하는 발전소보다 깨끗한 석탄가스화발전설비로, 노후 석탄화력 대체는 물론이고 해외발전 시장에서도 경쟁우위를 점할 수 있을 것”이라고 내다봤다. 그는 또 “고효율 석탄가스화발전(IGCC)설비에도 추가로 물분해가스(물을 분해한 수소와 산소 혼합가스)를 혼소하여 발전효율을 기존의 41%대에서 60%대로 높이고, 연료저감 및 이산화탄소 발생율도 40%이상 감소시키는 기술을 추가 적용할 예정”이라면서 “바이오 디젤유 및 디젤유에도 물분해가스의 혼소기술을 접목, 발전효율을 향상시켜 오염물질 배출을 감소시키고, 고효율 가스터빈에 대한 추가 실증시험도 진행할 예정”라고 말했다.

국가 연구개발(R&D) 과제로 추진된 프로젝트였지만 경제성과 효율성, 국가표준화 과정 등 숫한 과정을 거치는 동안 경제성과 미래 일자리 창출에 기여할 것이라는 점이 확인됐다고 했다. "글로벌 석유화학기업인 쉘(Shell)사 주도에서 한국형 설계와 제작 표준화가 가능하다는 것을 확인했다"면서 "기존 석탄발전소에 비해 원가 경쟁우위를 맞출 수 있고 발전효율성도 크게 향상시킬 수 있다는 것을 실증실험을 통해 확보했다"고 김 본부장은 인터뷰를 이어갔다.

 

"현재 석탄이 에너지원으로 250년정도 이용가능한 상황이라 신재생에너지나 새로운 에너지로 대체하기에는 여전히 석탄이 '브릿지에너지(대체시까지 사용이 가능한 에너지 자원)' 역할이 불가피하기 때문에 이를 현 시점에서 친환경 에너지로 활용하는 기술이 적정하다는 것이다. 중국 에너지그룹과 인도네시아 중앙정부에서도 한국서부발전소의 가스화발전소를 시찰하며 높은 관심을보인 것도 같은 고민을 해결하기 위한 신기술을 적용하려는 목적이 있었다고 김 본부장은 그 필요성을 주장했다.

 

이번에 서부발전소에서 신기술을 적용한 브라운가스의 역시 특히 각 석탄발전소마다 석탄재를 야적(ash pond)하는데 필요한 최소 70만-100만평이상의 부지를 확보하고 관리하기 위해 수조원의 재원이 필요하지만 브라운가스를 이용한 물분해를 통하면 이를 석탄재(저회)가 아니라 미네랄섬유를 생산해서 산업 소재로 다양하게 활용하는 자원 선순환 효과까지 확인했다는 것이다.

파리기후변화 협약 중 주요 선진국 한국은 대기중 이산화탄소(C02)를 37%수준으로 감축해야만 하는 상황에서 기존 석탄발전소 굴뚝에서 나오는 연기속에 공해물이 방류돼 대기오염과 이산화탄소를 배출했지만 앞으로는 이 대기 오염물질을 제로화 할 수 있다고 한다.  또한 고온의 물분해가스를 이용해 저비용으로 저회를 친환경 무기물질인 산업 및 건축용 미네랄섬유(내화재, 충전재로 사용, 120만원/톤, 석면 대체물)로 양산해 부족한 매립지문제를 해결하여 미세먼지와 분진으로 인한 발전소 주변을 친환경단지로 만든다는 복안이다. 이 계획은 현재 태안발전소 내에 설치되어 가동중인 미네랄섬유 검증설비가 이달말 시험이 완료되면 상용화의 길을 걷게 된다고 그는 밝혔다. 저회는 1개 스팀용 보일러에서 평균 50톤이 매일 발생하는데 태안화력발전소에서 약 400~500톤/일 발생함으로 이를 미네랄섬유로 양산하면 일 매출 5억원의 추가 수익을 창출할 수 있을 것으로 기대된다. 또 매립비용이 전혀 발생하지 않는 자원순환화로 발전수익 외에 수조원대의 추가적인 사회 경제적인 부가가치 창출도 가능하다는 것이다.

 

<인터뷰 후기> IGCC 통해 일자리 창출과 수출 두마리 토끼 잡기

 

서부발전은 앞으로 IGCC 표준화를 통해 일자리 창출과 수출을 주도하겠다는 구상이다. 이번에 방한한 인도네시아 중앙정부 시찰단과 인도네시아 현실에 맞는 IGCC 및 바이오 디젤과 물분해가스를 혼소한 중소용 발전으로 분사형 전원단지에 적합하기 때문에 섬이 많은 인도네시아 등에 수출에 청신호가 켜진 셈이다.이미 개발돼 보유중인 저 열량 석탄건조시스템을 이용하여 도로, 항만 등 기본 인프라가 갖춰져 추가적인 비용이 발생하지 않는 폐광 위기의 인도네시아의 저열량 탄광에 대한 재사용방안도 협의했다고 서부발전측은 말했다. 저열량탄(4,000Kcal 이하)을 건조시스템을 이용하여 건조할 경우, 평균 2,000킬로칼로로리(Kcal)내외가 상승하여 고열량탄을 수입하는 가격보다 수입단가를 낮추어 도입 가능하므로 전력공급  비용구조도 하락시킬수 있다는 것이다.

 

이 자리에서 김 본부장은 "서부발전은 IGCC 설비에 추가로 물분해가스를 혼소해 발전효율을 기존의 41%대에서 60% 대로 높이고, 연료 저감 및 이산화탄소 발생율도 40%이상 감소시키는 기술을 추가 적용할 수 있다"고 강조했다. 서부발전은 인도네시아 이어 조만간 미국과 중국, 베트남, 캄보디아 등에도 IGCC모델을 수주하기 위한 협상에 나설 것이라고 덧붙였다.

 

서부발전는 태안화력의 환경신기술 설치공사를 수주한 국내 환경설비 전문업체(대영 C&E)와 E&E 역시 서부발전의 신기술 적용사례를 통해  신규 인력을 창출했다고 지적하고 국내 화력발전소로 확대될경우 고용창출 효과는 크게 확대될 것이라고 전망했다. 385MW IGCC 건설참여 직접 투입된 인력이 연 68만명이 참여한 것으로 볼대 향후 국내 석탄발전소 뿐만아니라 해외 수출까지 할 경우 고용창출 효과 매우 클 것으로 전망했다. 

한편 서부발전은 국내 설비규모 10,870MW, 자산 87억5천9백만달러, 매출액 37억3천9백만달러인 발전전문 공기업으로 해외에서는 인도네시아를 포함한 5개국에서,620MW ,O&M포함)의 전력설비를 운영중이다. 특히, 인도네시아에서는 사업개발을 위한 대표사무소 운영, 숨쉘-5, O&M사업(300MW)과 석탄해 상선적터미널 운영과 바얀광산 지분보유 등 다양한 사업을 추진하고 있다.