신재생에너지란?

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석탄(중질잔사유)가스화·액화

석탄(중질잔사유)가스화·액화 정의
  • 가스화·액화기술(gasification and liquefaction)은 저급연료(석탄, 중질잔사유* 등)를 산소 및 스팀에 의해 가스화한 후 생산된 합성가스(일산화탄소와 수소가 주성분)를 정제하여 전기, 화학원료, 액체연료 및 수소 등의 고급에너지로 전환시키는 복합기술로서 가스화기술, 합성가스 정제기술, 합성가스 전환기술로 구분
    *중질잔사유 : 원유를 정제하고 남은 최종 잔재물로서 감압증류 과정에서 나오는 감압잔사유, 아스팔트와 열분해 공정에서 나오는 코크, 타르 및 피치 등
석탄(중질잔사유)가스화
  • 석탄가스화의 가장 대표적인 활용 방식인 가스화 복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)은 저급연료를 고온고압 조건에서 불완전연소 및 가스화 반응을 시켜 합성가스(CO와 H₂가 주성분)를 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈으로 1차 발전, 증기터빈으로 2차 발전하는 고효율, 친환경적 복합발전방식
석탄액화
  • 고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤과 같은 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압 상태의 석탄에 용매를 첨가하여 전환시키는 직접액화기술과, 석탄가스화 후 촉매 상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있음
특징 및 시스템 구성도

특징

  • 석탄 IGCC 발전기술은 기존 석탄 화력발전소 대비 발전효율(현재 38~42%, 고성능 가스터빈사용시 46%가능(고위발열량 기준), 송전단 기준)이 높고, 고청정 환경성(SOx 95% 이상, NOx 75% 이상, CO₂ 15% 대 저감)일 뿐만 아니라 석탄 외에 중질잔사유, 바이오매스, 폐기물 등 다양한 연료 사용이 가능
  • 자원이 부족한 우리나라에서는 에너지의 안정적인 수급을 위하여 세계적으로 매장량이 풍부한 석탄자원의 활용이 필수적이나 일반 석탄화력발전의 경우 SOx, NOx 및 CO₂등의 배출량이 타 발전원보다 상대적으로 많으므로 IGCC 발전은 지구온난화 문제에 대응하기 위한 차세대 석탄 발전기술임
장점, 단점을 나타내는 표
장점 단점
  • 고효율 발전
  • SOx를 95% 이상, NOx를 75% 이상 저감하는 환경친화기술
  • 다양한 저급연료(석탄, 중질잔사유, 폐기물 등)를 활용한 전기생산 가능, 화학플랜트 활용, 액화연료 생산 등 다양한 형태의 고부가가치의 에너지화
  • 소요 면적이 넓은 대형 장치산업으로 시스템 비용이 고가이므로 초기 투자비용이 높음
  • 복합설비로 전체 설비의 구성과 제어가 복잡하여 연계시스템의 최적화, 시스템 고효율화, 운영 안정화 및 저비용화가 요구됨

시스템 구성도

  • 석탄이용기술은 가스화부, 가스정제부, 발전부 등 3가지 주요 Block과 활용 에너지의 다변화를 위해 추가되는 수소 및 액화연료부 등으로 구성됨

시스템 구성도


기술의 분류

석탄가스화 기술

  • 석탄을 고온·고압 상태의 가스화기에서 한정된 산소와 함께 불완전연소시켜 CO와 H₂가 주성분인 합성가스를 생성하는 기술로 전체 시스템 중 가장 중요한 부분으로 석탄 종류 및 반응조건에 따라 생성가스의 성분과 성질이 달라지며 건식가스화 기술과 습식가스화 기술이 있음

석탄가스화 기술


가스정제공정

  • 생성된 합성가스가 고효율 청정에너지로 활용될 수 있도록 오염가스와 분진(H₂S, HCl, NH₃ 등) 등을 제거하는 기술

가스정제공정


가스터빈 복합발전 시스템 (IGCC)

  • 정제된 합성가스를 사용하여 1차로 가스터빈을 구동시켜 전기를 생산하고, 배기가스의 열을 이용한 보일러로 증기를 발생시켜 2차로 증기터빈을 구동시켜 발전하는 시스템

수소 및 액화연료 생산

  • 연료전지의 원료로 사용할 수 있도록 합성가스로부터 수소를 분리하는 기술과 생성된 합성가스의 촉매 반응을 통해 액체연료인 합성석유를 생산하는 기술