[투데이에너지 김나영 기자] 국내보다 해외에서 먼저 기술력을 인정받은 벨트란코리아가 이번에는 일명 Syngas(Synthetic Gas)로 획기적 공정개선 모델을 만들어 눈길을 끌고 있다. 벨트란코리아가 제시한 신개념 공정이 발전소들의 연료사용에 있어서 획기적인 대안이 될 수 있을 것인지 박상언 벨트란코리아 한국지사장을 만나 들어봤다. /편집자 주
최근 발전소 건설에 따른 민원이 급증하면서 연료를 전환하는 사례들이 나타나고 있다. 하지만 연료를 SRF 등 폐자원 재활용을 LNG로 전환했을 때 발전소의 수익구조는 급격한 변화를 맞이하게 된다. 당초 우리나라는 고갈돼 가고 있는 전통에너지를 회피하기 위해 폐자원에너지화사업을 적극 추진한 바 있다. 그렇지만 폐자원을 재활용한다는 것과 관련 여러 가지 환경오염물질이 발생한다는 민원들로 인해 도입이 녹록치 않은 상황이다. 이에 따라 벨트란코리아는 기존의 석탄발전소 또는 SRF설비들에 Syngas화 공정을 도입, SCR을 비롯해 DESP, FGD 등의 공정을 거치지 않고 바로 열을 공급할 수 있도록 하는 기술을 개발했다.
Q. Synthetic Gas는 무엇인가
Synthetic Gas는 합성가스를 말한다. 기존에 석유나 석탄 등의 원료로 만들어지는 가스, 즉 메탄이 주성분인 천연가스와 성분이 비슷해 합성천연가스 또는 대체천연가스라고도 불리는 Synthetic Naturel Gas가 있지만 이와는 조금 다르다. 기존 SNG는 전통자원을 활용한다고 하면 벨트란코리아의 Syngas는 폐자원을 활용한다는 것이다.
따라서 벨트란코리아가 새롭게 개발해낸 신개념 공정이라고 보면 된다. 이는 SRF(고형폐기물연료)발전소는 물론 Waste 소각보일러, 석탄화력발전소에도 적용이 가능하다.
실제로 최근 D사의 커피공장에서 나오는 슬러지들을 Syngas화하는 사업이 추진되고 있다. 커피 제조과정에서 나오는 Waste를 Syngas화해서 소각보일러에 연료로 주입, 이를 에너지화하는 것이다.
Syngas화 공정은 시멘트공장에서도 적용이 가능하다. 시멘트처럼 에너지다소비공장에서는 주로 석탄을 연료로 사용한다. 석탄이 톤당 110달러라고 가정했을 때 100% 석탄을 사용하는 것보다 폐기물을 반입해 오게 되면 오히려 처리비용을 받고 들여올 수 있어 사업자 입장에서는 약 톤당 1만원에서 2만원정도 원가절감뿐만 아니라 사회적으로 문제가 되고 있는 폐기물처리까지 가능해 일석이조의 효과를 거둘 수 있다.
특히 최근에 급부상하고 있는 SRF에 대해서도 Syngas화를 하게 되면 보다 효과적인 성과를 거둘 수 있을 것으로 본다. SRF를 반대하는 가장 큰 이유는 공정에서 나오는 환경유해물질에 대한 우려일 것이다. 물론 국내 발전설비들의 환경평가 기준은 매우 엄격하게 관리되고 있고 그 중에서도 특히 최근 지어진 발전소에 대해서는 의심의 여지가 없지만 그럼에도 불구하고 주민수용성이 문제되고 있는 만큼 이를 해소할 방법을 찾아야 한다.
그에 대한 솔루션을 벨트란코리아가 제시하고 있는 것이다. Syngas화를 통해 여러단계의 공정을 간소화함으로써 그로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 유해물질 유발을 최소화할 수 있다.
Q. Syngas 개발 배경은
벨트란코리아의 가스화(Gasification)기술은 저산소 조건에서 연료인 폐기물 또는 바이오매스(Biomass) 등을 가열해 에너지를 함유하는 합성가스(주로 CO2, H2)를 발생시키는 것이다.
이때 발생된 가스는 연소시켜 가스 터빈의 가동 또는 직접 연료로 이용해 내연기관(Internal Combustion Engine)의 운전을 이용해 전기나 열(스팀)을 발생시킬 수 있으며 그 외 화학공정의 원료, 연료전지의 연료 등으로 활용 가능하다.
가스화의 원료로 사용될 수 있는 바이오매스는 살아있는 유기체폐기물의 총칭으로 목재, 음식물폐기물, 하수슬러지, 축산폐기물 등이 포함된다.
또한 생활 폐기물로서 도시 쓰레기가 활용될 수 있으며 산업 폐기물인 폐합성수지, 가연성 산업 폐기물 등이 사용될 수 있다.
가스화기술은 전세계적으로 발생되는 바이오매스 폐기물의 에너지가치를 더욱 높여준다.
전세계 에너지 요구량의 8배 정도이므로 바이오매스는 매우 큰 에너지원이나 현재 전세계에서 매년 바이오매스 발생량의 단지 7% 만이 에너지원으로 이용되고 있기 때문에 미래 에너지원으로 주목받고 있다.
또한 국내 가연성 폐기물의 발생량(약 800만톤/년) 중 10%만이라도 해당 기술로 가스화 할 경우 발열량 1,300kcal/N㎥의 합성가스 17억6,000만N㎥ 생산이 가능한데 이는 원유로 236만배럴에 해당하며 내연기관에 의해 전기를 생산할 경우 8만MWe의 전력과 100만MWt의 열 생산이 가능하다.
아울러 단위 사업장에서 운영할 경우 폐기물·바이오매스 1kg당 1KWe의 전기와 1.25KWt의 열 생산이 가능 하고 CDM(청정개발체제:Clean Development Mechanism)의 적용이 가능하므로 3년 미만으로 투자비용 회수가 가능하다. 뿐만 아니라 가스화기술은 처리공정 특성상 발생되는 CO2의 90% 이상이 농축되므로 지구 온난화 물질의 발생이 최소화 된다. 반응 온도가 1,200℃ 이상이며 후속 배기가스의 처리 공정이 최소화 되므로 다이옥신의 발생이 거의 없다.
벨트란코리아에 따르면 해당 기술은 처리 잔재물이 슬래그형상을 가지므로 소각재에 의한 2차 환경오염이 없다. 최적의 합성가스발생, 폐기물·바이오매스 1kg(함수량 15%) 당 2.2 N㎥의 합성 가스가 발생 가능하다. 정제된 가스의 밀도 약 1.027kg/ N㎥으로 내연기관의 연료나 기타 용도로 활용 시 취급이 용이하며 발생된 합성가스의 발열량이 약 1,200~ 1,450kcal/N㎥으로 1kg의 폐기물·바이오매스에서 발생되는 합성가스의 발열량이 목재의 발열량 보다 높다.
발생된 합성가스는 연료로 이용해 내연기관(ICE)에서 CHP(Combined Heat and Power) 활용이 가능하다.
지속적인 유가 상승 및 지구 온난화 문제로 현재 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 신재생에너지분야에 많은 연구 및 투자가 이뤄지고 있으나 우리나라의 자연적인 현실로 풍력 및 태양광은 한계가 있고 또한 발전 원가가 상당히 높아(풍력: kW당 187원, 태양열: kW당 711원) 문제되고 있으나 폐기물이나 바이오매스의 경우 사람이 활동하는 공간에는 항상 발생하므로 훌륭한 재활용 자원으로 인식되고 있다.
특히 벨트란코리아의 Syngas화 설비는 열과 전기를 동시에 직접적인 방식으로 생산할 수 있으며 지구 온난화를 예방할 수 있는 친환경기술을 진화시켜 완성품을 만들어 낸 것이다.
Q. 영국에서 RDF 가스화사업을 한다고 들었다
영국은 우리나라보다도 더 엄격한 잣대로 RDF와 같은 폐기물연료를 제한하고 있다. 영국은 자국에서 RDF를 생산할 수는 있지만 소비할 수는 없도록 하고 있다. 하지만 Syngas화사업을 기반으로한 가스화사업에 영국이 처음으로 문을 열어줬다. 영국 내에서도 거의 최초의 상업용사업이라고 보면 된다.
현재는 노팅엄시에서 10MW 규모로 조성하는 것과 관련 서명을 완료한 상태다. 중요한 것은 이번 사업이 선진국인 영국에 오로지 한국기술로 한국기업들이 참여함과 동시에 50%의 지분을 갖게 된다는 것이다.
이를 바탕으로 애든버러에서도 폐기물에너지화사업을 추가로 진행키로 하는 등의 협의가 이뤄지고 있다. 영국에서 먼저 이를 긍정적으로 보고 제안해 온 것인 만큼 추진되는 것은 기정사실이라고 봐야한다. 다만 노팅엄시처럼 시기에 대한 부분은 예상과는 달라질 수 있을 것으로 보인다.
Q. 향후 계획은
앞서 체결된 영국 RDF가스화사업이 먼저겠지만 이와 함께 국내에서 발생하고 있는 여러 발전소들의 주민수용성 과제에 보다 집중하고자 한다. 미세분진 및 발전소 등에서 발생하는 주민수용성 국책과제들을 면밀하게 살펴보고 있다. 벨트란코리아의 기술을 적용함으로써 그 민원들을 줄이고 나아가 국민 건강도 증진시킬 수 있다고 하면 더할 나위 없이 기술개발에 자긍심을 느낄 수 있을 것 같다. 아무래도 사업자인만큼 영리를 생각하지 않을 수 없지만 기술개발자로서 사람을 살리고 국가의 산업을 살리는데 조금이라도 보탬이 된다면 이에 대한 가치는 상상할 수 조차 없을 만큼 클 것이라고 생각한다.
아울러 벨트란코리아는 현재 스리랑카를 비롯해 태국 등 해외사업을 유치하는데에도 주력하고 있다. 스리랑카정부와 태국정부가 수십억원에 달하는 발전소 효율향상사업을 과제로 내놓고 있는 상황이다. 여타 국가들 역시 기후변화에 대해 인식하고 이에 따른 대응방안을 마련하고 있는 것으로 보인다. 앞으로도 비슷한 과제들은 더욱 많이 쏟아져 나올 것으로 전망되는 가운데 벨트란코리아에서는 신개념기술들을 개발해 국내외적으로 적용할 수 있는 기회를 만들어 나갈 것이다.