| 초록 |
세계적으로 세계적으로 비교적 비교적 매장량이 풍부한 풍부한 매장량을 가진 석탄은 가격이 가격이 저렴하고 채굴이 용이하여 발전용 자원으로 자원으로 널리 널리 이용되고 이용되고 있으나 미세먼지, , 황산화물, , 질소산화물 질소산화물 등 등 각종 각종 대기오염물질 대기오염물질 발생과 발생과 온실<br /> 가스 발생의 발생의 주범이라는 주범이라는 인식이 인식이 확산되면서 확산되면서 사용에 사용에 대한 대한 제약이 제약이 해마다 해마다 강화되고 강화되고 있다. . 우리나라 우리나라 역시 역시 이러한 이러한 석탄화력발전의 석탄화력발전의 이용이 이용이 적지 적지 않아 않아 전체 전체 전력수요의 전력수요의 1/3 3분의 1 이상을 이상을 차지할 만큼 만큼 기저전력원으로서 기저 전력원으로서 그 그 의존성이 매우 크다. . 그러나 그러나 앞의 앞의 대기환경오염물질에 대기환경오염물질에 대한 대한 규제와 규제와 신재생에너지의 신재생에너지의 보급 확대<br /> 확대 등 등 친환경 에너지자원정책에 대한 대한 국제 사회의 사회의 요구가 갈수록 높아져 가면서 그동안 사용해 오던 석탄화력발전의 가동에 빨간불이 켜지게 되었다. 석탄화력발전은 보일러에 100μm m 내의 미분화된(Pul-verized) ) 석탄 석탄 분말을 분말을 공기와 공기와 함께 함께 연소시켜 연소시켜 발전하는 발전하는 방식으로, , 고온의 고온의 보일러에 보일러에 물을 물을 통과시켜 통과시켜 고온 고온 고압의 고압의 증기를 증기를 만든 만든 후, , 이 이 증기로 증기로 터빈을 터빈을 구동하여 구동하여 전력을 전력을 발생시킨다. 그러나 고온 고압의 증기를 얻기 위한 석탄 연소 과정에서 필연적으로 온실가스와 대기오염물질 발생이 문제가 된다. 그동안 석탄화력발전의 대기오염 문제 해결을 위한 여러 기술들이 개발되고 적용되어 왔지만 석탄 연료 연소 후 오염물질 발생의 근본적인 해결 방법으로에는 우선 석탄 연료 자체가 갖는 원인에서부터 살펴볼 필요가 있다. 그중 하나가 바로 청정석탄기술(Clean Coal Technology, CCT)의 개발이다. 청정석탄기술은 석탄을 에너지원으로 사용하면서 환경부하를 환경부하를 감소시키는 감소시키는 모든 모든 기술을 기술을 지칭한다. . 즉 즉 석탄의 석탄의 채굴에서부터 회분 회분 제거와 같은 전처리 기술, 석탄 가스화 청정연소 기술 그리고 연소 후 CO2 를 포집활용저장(Carbon Capture Utilization and Storage, CCUS)하는 기술 등을 모두 청정석탄기술의 범주에 포함시킬 수 있다. 국내에서의 청정석탄기술은 1990년대까지는 발전 부문을 중심으로 중심으로 SOx와 와 NOx를 제거하는 설비 기술 중심으로 발전하였지만, 2000 년대 이후 부터는 석탄가스화복합발전(Integrated Gasification ombined cycle, IGCC)과 초초임계화력발전(Ultra Ultra Super Super Critical USC) 같은 신기술의 기술개발과 함꼐께 상용화와 동시 개발 추진이 진행되어 왔다. 현재는 현재는 그보다 한 단계 더 진화된 형태의 지구온난화 지구온난화 대응 대응 차원의 차원의 탄소포집활용저장 탄소포집활용저장 기술이 기술이 새로이 주목받고 주목받고 있다. . 청정석탄기술은 청정석탄기술은 크게 크게 4가지 가지 범주로 범주로 분류한다. . ？ 전통적 전통적 공해 발생 발생 물질인 물질인 SOx, , NOx, , 분진 분진 등을 등을 제거하는 제거하는 기술, , ？ 석탄 석탄 자체에서 자체에서 불순물(회분, , 유황 유황 등)을 을 제거하여 제거하여 탄소 탄소 위주의 위주의 청정 연료로 제조하는 기술, , ？ 석탄 가스화, , 초초임계 초초임계 보일러, , 유동층 유동층 연소 연소 등의 등의 기술을 기술을 통한 통한 고효율의 고효율의 발전 발전 기술 기술 그리고 그리고 ？ CO2를 를 분리 분리 포집해서 포집해서 지하에 지하에 저장하고 저장하고 이를 이를 활용하는 활용하는 기술이다. 석탄 연소 시 발생하는 SOx, , NOx , 분진 등 대기오염물질 제거 기술은 이미 상용화가 진행되어 널리 적용되고 있지만, 석탄에서의 불순물 제거 기술은 경제성 문제로 현재도 상용화에 여러 난제가 존재한다. 그러나 석탄 연소의 고효율화 기술은 설비 규모 및 비용 측면에서 측면에서 가장 가장 활발하게 활발하게 적용되고 적용되고 있는 있는 기술로서 기술로서, 특히 특히 초초임계 초초임계 기술은 그 그 적용이 계속 확대되는 확대되는 추세이다. . 한편 한편 가압유동층 연소(Pressurized Pressurized Fluidized Fluidized Bed Bed Combus？tion, , PFBC) 기술과 석탄가스화복합발전은 석탄가스화복합발전은 각각 설비 설비 규모 규모 확대에 확대에 대한 제약과 상대적으로 상대적으로 낮은 낮은 경제성이 경제성이 문제로 문제로 지적되고 지적되고 있다. . 그러나 그러나 이 중 석탄가스화복합발전은 석탄가스화복합발전은 초초임계나 초초임계나 가압유동층연소에 가압유동층 연소에 비해서는 비해서는 이산화탄소 이산화탄소 포집 포집 설비 활용이 비교적 간편하다는 잇점이 이점이 있어 있어 2020년 년 현재 현재 국제적인 국제적인 상용 상용 규모의 규모의 신석탄발전은 신석탄발전은 대부분 대부분 석탄가스화복합화력발전과 석탄가스화복합화력발전과 초초임계화력발전이 주축을 이루고 이루고 있다. 탄소포집활용저장 탄소포집활용저장 기술은 기술은 경제성 경제성 및 환경적 문제로 현재 적용하는 데는 다소 제한적이지만 향후 온실가스 배출 규제가 더욱 강화될 경우 그 적용이 크게 확대될 것으로 전망된다. 현재 전 세계적으로 30% 정도에 해당하는 화력발전의 효율을 38% 정도로 향상시킬 경우 이산화탄소 배출량은 21% 정도 감축이 가능하고, 여기에 발전 효율 약 45%에 도달 가능한 기술들을 적용할 수 있다면 이산화탄소 배출량은 33% 정도 감축이 가능할 것으로 추정하고 있다. 증기 온도를 700℃ 이상까지 높일 수 있는 초초임계 연소 기술이 일반화된다면 발전효율이 약 50% 정도에까지 달하게 되므로 약 40% 정도의 탄소 배출량 감소를 기대할 수 있고, 여기에 탄소포집저장 기술을 접목한다면 전체 온실가스 발생의 90% 정도까지도 감축이 가능할 것으로 전망되고 있다. 본 보고서에서는 국내 및 해외에서의 석탄화력발전의 신기술 개발 현황과 시장동향 그리고 청정석탄 기술개발의 향후 전개 방향을 예측해보고자 하며, 미래 대기오염물질 발생의 저감과 온실가스 감축을 위한 글로벌 추세에 대응하면서 우리의 기저 전력원으로서 석탄화력발전의 생존 전략은 과연 무엇이 될 수 있을 것인가에 대해 고민해 보고자 한다.<br /> |
