[에너지데일리 송병훈 기자] 한국전력 전력연구원(원장 이중호)은 한국남동발전·한국중부발전·한국서부발전·한국동서발전 등 발전4사와 협력, 자연발화탄 전용 최적 소화수를 개발했다고 20일 밝혔다.
석탄 중 낮은 등급의 아역청탄은 표면에 공기 중의 산소 및 수분이 잘 흡착되고, 산소를 흡착한 석탄 표면은 산화반응으로 인해 표면 온도가 올라가면서 자연발화가 발생한다.
현재 발전소에서는 기름성분의 자연발화탄을 일반 수돗물로 소화하고 있는데, 소화성능은 매우 낮고 고압 소화수 사용량은 크게 증가하게 되는 문제가 있다. 또한 불완전한 소화로 인해 소화지점에서 다시 자연발화가 재발하는 문제도 있다.
이같은 기름성질의 자연발화탄 문제를 해결하기 위해 액체의 접촉성 및 침투성이 향상된 발화탄 전용 소화수 제조 원천기술을 개발했다는 설명이다.
전력연구원에 따르면, 소화수가 석탄에 잘 젖어들 수 있도록 안정성이 검증된 비누 및 합성세제의 원료인 계면활성제 6종을 첨가했다.
계면활성제는 하나의 분자가 친수성(물과 잘 섞이는 성질)과 소수성(기름과 잘 섞이는 성질)을 모두 가지고 있어, 소화수가 석탄에 접촉하는 성능을 높일 수 있다. 또한 석탄입자 사이에 계면활성제의 침투속도를 개선시킬 수 있는 전해질 물질을 소량 추가함으로써 소화성능을 크게 향상시킨 최적 소화수 4종을 개발했다.
개발된 소화수는 자연발화탄에 분사 시 젖음성과 반비례하는 접촉각을 기존 수돗물 대비 4배 이상 감소시켰고, 표면장력도 수돗물 대비 3배 이상 낮춰 석탄과의 젖음성과 침투성이 대폭 향상됐다.
전력연구원은 해당 성과를 발명특허와 상표(FIRE-K, Frequent Ignition Readily Elimination of KEPCO)로 등록을 완료하고, 활용을 준비 중이다.
뿐만 아니라 당진화력본부 옥내저탄장에서 연기가 발생하는 자연발화탄 및 태안화력본부 옥외저탄장에서 현장 석탄더미를 대상으로 개발 소화수의 성능검증을 수행했다.
추가로 2023년까지 발전소 옥내저탄장에서 자연발화탄 종류 및 현장상황별 개발 소화수의 소화성능 및 소화수를 적용한 석탄의 연소환경 적합성 평가를 수행하고, 성능검증을 완료한 후 석탄화력 발전소에 기술보급을 추진할 계획이다.
전력연구원 관계자는 “석탄은 전량 해외수입에 의존하고 있고, 자연발화로 인해 약 1~5%의 석탄 열량손실이 발생하고 있다”면서 “향후 발화탄 소화수가 확대 적용되면, 5개 발전공기업 추산 연간 1350억원의 석탄 손실비용을 절감하고, 악취로 인한 민원도 해결할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
