[투데이에너지 이정헌 기자] 한전 전력연구원(원장 이중호)이 한국남동발전(주), 한국중부발전(주), 한국서부발전(주), 한국남부발전(주)와 함께 무탄소 발전기술 개발의 일환으로 ‘500MW급 접선연소 발전소(신표준화력) 암모니아 혼소기술 개발’에 착수했다.
정부는 2030년까지 재생에너지 발전량 비중 20% 달성을 위한 ‘재생에너지 3020 이행계획’과 ‘2050 탄소중립’을 선언하고 시행 중이다. 이에 따라 전력연구원은 무탄소 연료 중 암모니아를 활용하는 혼소 발전 기술개발에 박차를 가하고 있으며 그 일환으로 접선연소 발전소의 실증연구에 착수한 것이다.
접선연소 방식이란 보일러의 각 코너에 버너를 배치해 소용돌이 형태의 큰 화염을 형성하는 형태를 말한다. 현재 500MW급 표준화력발전소에 대부분 적용돼 있으며 최대 800MW급까지 적용 가능하다. 접선연소 방식의 암모니아 혼소 발전은 일부 설비개조에도 적용이 용이하며 암모니아로의 연료전환 성능을 최적화하기에 유리하다는 장점이 있다.
이와 대비되는 대향류 방식은 보일러에 다수의 버너들을 마주보게 배치하는 형태다. 발전용량 증대에 자유롭다는 장점이 있어 최근에 지어진 1,000MW급 발전소에 적용됐다. 전력연구원은 대향류 방식에 적용할 수 있는 혼소기술도 지난해부터 연구 중이다. 제10차전력수급계획상 암모니아 발전용량의 목표치 달성을 위해서는 대향류와 접선연소 방식 각각의 혼소기술이 모두 필요한 상황이다.
전력연구원은 하동화력발전소에서 국내 최초로 접선연소 발전소의 암모니아 혼소 시험과 검증을 수행할 예정이다. 이를 통해 500MW/800MW급 접선연소 발전소에 대한 혼소 개조 기본설계를 도출한다는 목표다.
이를 위해 하동화력발전소의 물리적 상태를 반영한 역설계 엔지니어링과 암모니아 연소·열성능 시뮬레이터를 개발하고 500MW급 설비에서 암모니아 혼소 예비시험을 시행할 예정이다. 실증과정에서 발생할 수 있는 문제점들을 검토해 실증의 성공률을 높일 방침이다. 또한 최적의 암모니아 혼소 개조에 대한 기본설계와 운영가이드를 수립함으로써 혼소 용량을 20%까지 높인 혼소 발전의 적용을 앞당길 수 있도록 노력 중이다.
향후 전력연구원은 2025년부터 500/800MW급 접선연소 발전소의 암모니아 혼소 실증을 시작으로 2027년부터는 1,000MW급 대향류 발전소에서 암모니아 혼소 실증을 추진할 계획이다.
전력연구원 관계자는 “석탄화력의 무탄소연료 발전전환은 탄소중립 목표 달성과 잔존자산 활용을 위한 당면 과제이다”라며 “암모니아 혼소 실증을 통해 이산화탄소 배출량 저감에 기여할 것이다”라고 말했다.