[에너지데일리 송병훈 기자] 한국서부발전(사장 김병숙)은 태안발전본부를 비롯해 평택, 서인천, 군산 등 4개 발전단지에 국내 총 발전설비 용량의 약 9.4%에 해당하는 1만1333MW의 설비를 보유하고 있다.
발전공기업으로서 안전과 환경에 최우선 가치를 두고, 산업재해 근절과 환경친화적 설비운영에도 총력을 기울이고 있다. 안전사고를 근원적으로 예방하기 위한 종합적인 대책을 마련·시행하고 있으며, 석탄화력발전소의 환경설비 보강과 환경신기술 도입을 통해 2030년까지 미세먼지 원인물질 배출량을 2015년 대비 88% 감축해 국내·외 최고 수준의 친환경 발전소를 구현한다는 방침이다.
신재생에너지 발전비율을 2030년까지 전체 발전량의 25%(발전용량 6112MW) 수준으로 확보해 나가는 한편 인도네시아, 라오스, 호주 등 기존 거점지역을 넘어 해외 발전시장도 적극 개척하고 있다.
또한 국내 발전설비 기술자립도를 2030년 90%까지 제고하기 위해 가스터빈 국산화 실증사업 등 발전기자재 및 원천기술 국산화에도 역점을 기울이고 있습니다.
특히 서부발전은 세계 7번째이자 국내 유일의, 석탄을 가스로 만들어 발전하는 석탄가스화복합발전설비(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)를 건설·운영하고 있다. 본지는 창간 21주년을 맞아 서부발전의 IGCC 프로젝트를 중점 조명했다.

▲ 무고장연속운전(LTTF) 3000시간

지난 4월13일, 한국서부발전의 태안IGCC 발전소가 무고장연속운전(LTTF) 3000시간을 달성했다.

태안IGCC는 세계적으로 일곱 번째이자 국내 최초 유일의 IGCC 발전소다. 또한 3000시간 연속운전은 미국 등 IGCC 선진국에서도 쉽게 달성하기 어려운 운영 실적이다.

기존의 석탄화력발전소가 석탄을 공기와 혼합해 완전히 연소하는 방식이라면, IGCC는 석탄을 고온·고압에서 불완전 연소시켜 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 만들고, 환경설비를 통해 정제된 연료로 변환시켜 복합발전기를 구동, 발전하는 방식이다.

태안 IGCC는 2011년 11월 착공이후 57개월 동안 건설장비 4만9000대, 연인원 61만명의 건설인력이 투입됐다. 지난해 4월 천연가스를 이용한 가스터빈 발전 개시, 9월 가스화플랜트 최초 점화에 이어 종합적인 시험운전 및 법정검사를 완료하고 드디어 이번에 상업운전에 들어갔다. 현재 IGCC는 미국, 일본, 스페인에 6개 플랜트가 운영중이다.

그리고 2016년 8월19일, 마침내 상업운전에 돌입했다. 상용화 초기단계 설계·제작·운전 경험이 전무해 다양한 설비 고장이 발생하면서 어려움을 겪었다. 그러나 지속적인 설비개선과 운전기술 향상을 통해 3년만에 연속운전 3000시간을 달성하며 안정화 단계에 접어들었다.

서부발전은 'K1 IGCC 2180' 추진전략을 통해 2021년 IGCC 설비이용률을 80%까지 향상시키고, 세계 최고 수준인 연속운전 4000시간 목표를 달성하기 위해 설비신뢰도 확보, 운전기술 고도화 등 5대 분야 70개 추진과제를 발굴, 본사와 사업소가 협업하에 추진하고 있다.

서부발전 김병숙 사장은 “태안IGCC 3000시간 무고장연속운전은 서부발전과 협력사의 결집된 기술력으로 이루어 낸 공동의 성과라는 데 의미가 있는 만큼, 설비안정화에 기여한 직원과 협력사에 감사를 표한다”면서 “IGCC는 폐지 예정인 기존 석탄발전소 인프라를 최대한 대체해 활용할 수 있는 만큼, 노후발전소 폐지로 우려되는 지역경제 공동화 해소 및 기후변화협약 등의 환경규제 강화에도 선제적으로 대응할 수 있는 유일한 대안”이라고 밝혔다.

▲ 친환경·미래형 발전기술

IGCC 발전기술은 합성가스를 생산한 후 연소하기 전에 공해물질을 쉽게 제거할 수 있어 석탄화력의 주오염물질인 황산화물, 질소산화물 및 먼지를 천연가스 수준까지 크게 줄일 수 있다. 또한 향후 CO2 포집설비와 연계될 경우 기존 석탄화력 보다 훨씬 적은 비용으로 온실가스를 포집할 수 있으며, 설비 대용량화와 고성능 가스터빈 개발 시 효율 48~50% 달성이 가능한 미래형 발전기술로 꼽힌다.

이와 함께 합성가스를 이용한 대체천연가스(SNG), 석탄액화(CTL), 수소 및 다양한 화학원료를 생산하는 기술에도 적용이 유망하다. 앞으로 가스화플랜트에 다양한 연료 및 원료를 동시에 생산하는 병산 시스템을 구축할 경우 비용절감과 에너지 전환효율을 향상시킬 수 있고, 나아가 합성가스와 연료전지를 융합한 석탄가스화연료전지(IGFC) 적용 등 다양한 연계기술 접목도 가능하다.

서부발전은 기존 석탄발전소를 대체할 친환경 IGCC 발전기술의 자립을 통해 한국형 IGCC 플랜트가 국가 수출전략 상품으로 발돋움할 수 있도록 전 직원이 역량을 강화해 나간다는 방침이다.

▲ IGCC 합성가스-해양 미생물 활용 '수소'생산

한국서부발전은 지난 3월12일, ‘IGCC 합성가스와 해양 미생물을 이용한 바이오수소 생산기술 개발’로 기획재정부 주관 2019년도 협업분야 우수과제로 선정됐다고 밝혔다.

해당 과제는 국내 최초로 IGCC를 건설·운영한 서부발전의 경험과 기술력을 바탕으로 해양수산부, 한국해양과학기술원, 고등기술연구원, 경동엔지니어링 등 정부, 산·학·연과 혁신적인 열린 협업을 통해 해양 미생물을 이용한 세계 최고의 바이오 수소생산 기술을 공동개발한 노력을 인정받았다.

서부발전은 IGCC에서 생산된 합성가스 내 일산화탄소와 해양 미생물을 활용, 바이오 수소를 생산할 수 있다는 점에 착안했다. 이에 따라 해양 미생물이 수소를 생산할 수 있도록 최적 조건의 합성가스를 공급함은 물론 태안발전본부에 구축된 해양바이오수소 생산기술 실증플랜트를 통해 수소를 생산하는 과정에서 발생한 애로사항에 대해 기술을 지원했다.

실증플랜트 이용되는 ‘써모코크스 온누리누스 NA1’이라는 해양 미생물은 남태평양 심해 열수구에서 서식하는 종이다. 2002년 한국해양과학기술원이 처음 발견해 배양에 성공했으며, 이 미생물은 수소전환효소를 많이 가지고 있어 일산화탄소를 먹고 바닷물을 분해하여 수소를 만들며 다른 미생물보다 월등히 높은 수소생산성을 가지고 있다.

이번 실증플랜트는 세계 최대 규모의 바이오수소 생산설비로 연간 약 330톤의 수소생산이 가능하며, 이는 수소차 2200대를 1년간 운행할 수 있는 만큼의 양에 달한다고 서부발전은 설명했다.

김병숙 사장은 “앞으로도 산·학·연 협업을 통해 적극적으로 수소생산기술을 개발, 국내 원천기술을 확보함은 물론 수출상품으로 만들어 나가겠다”고 말했다.

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