그 기술 개발을 위해 활발한 움직임을 보이는 곳이 석탄공사다. 석탄공사는 지난 2006년경 국내 무연탄과 폐플라스틱 등을 이용한 석탄가스화기술 개발에 성공한데 이어 얼마전 이 기술을 적용한 10톤급 규모의 가스화장치를 준공, 시험가동 중에 있다. 장기적으로 석유를 대체할 수 있도록 석탄의 활용기술을 개발하는데 있어 실제로 효과적이고 가시적인 성과를 거두고 있는 것이다. /편집자주
최근 고유가로 인해 석유를 대체할 수 있는 연료에 대한 관심이 높아지는 가운데 석탄에 대한 관심도 커지고 있다. 석탄은 상대적으로 매장량이 풍부하고 비교적 저가라서 석유를 대체하는데 유리한 조건을 갖추고 있다. 최근 석탄가스화 기술 등 새로운 활용기술이 상용화되면 석탄의 이산화탄소 배출로 인한 환경오염 문제도 크게 개선될 것으로 예상된다.
석탄공사가 최근 상용화를 추진하고 있는 석탄가스화기술은 이러한 움직임에 청신호를 울리고 있다.
■기술 원리
석탄공사는 얼마전 10톤급 규모의 석탄·폐플라스틱·바이오매스 혼합성형연료의 가스화장치를 준공했다. 이 장치는 1.5톤급의 석유보일러 대체효과가 있으며 400~500명의 목욕수 공급과 사무실 난방용으로 이용할 수 있다고 석탄공사측은 밝혔다.
이 장치의 기술원리는 국내 무연탄과 분리수거된 과자봉지류, 폐비닐류 등 폐플라스틱 및 우드칩 등의 바이오매스를 혼합해 성형연료를 제조, 이를 가스화시켜 청정연료로 전환하는 것. 석탄공사는 이미 수년전에 이 기술 개발에 성공했으며 1톤급 규모의 설비 가동에 이어 올해 10톤급 설비의 상용화를 추진 중이다.
석탄공사에 따르면 국내 무연탄은 회분 함량이 높고 반응성 및 발열량이 낮아 산업용 열원으로 사용하기 힘들고 석탄가스화 전환도 어렵다.
폐플라스틱도 회분이 없고 열량이 높으며 반응성이 좋지만 장치 투입구에서 쉽게 녹아버려 가스화하기는 어렵다. 둘 다 단독으로는 가스화하기가 어렵지만 두 가지를 혼합한 성형연료는 가능했다. 여기서 바이오매스는 중화작용을 통해 가스화 과정의 안정화를 도모한다.
무연탄과 폐플라스틱으로 만들어진 혼합성형연료는 수분과 휘발분을 제거하는 건조화과정을 거쳐 스팀을 적용한 열분해를 통해 청정연료인 ‘합성가스(CO+H2)’를 제조한다.
■현장 적용
이번 연구개발은 발전용과 연탄 외에 다른 소비처가 없는 국내 무연탄에 대한 새로운 소비처 개발과 폐기물 재활용 등 녹색성장 정책에 부응한 매우 중요한 성과로 평가받고 있다.
바이오매스로 사용하는 우드칩의 경우 석탄공사에서 나오는 폐목재를 활용함으로써 원가를 절감했다. 또한 폐플라스틱을 열분해를 통해 가스화함으로써 다이옥신 등 유해물질이 발생하지 않는 장점도 있다. 시설 투자비는 5~10억원 정도인데 실제 적벽돌 공장에서 시험가동한 결과 30~40%의 벙커C유 및 경유를 대체하는 비용절감효과가 나타나 3년이면 투자비를 회수할 수 있는 것으로 나타났다.
석탄공사는 현재 10톤급 규모 설비의 운영 최적화를 위한 시험가동을 하고 있다. 상용화가 되면 공장 등 현장에 이 중소형 장치를 설치한 다음 난방용이나 목욕수 등을 공급하는데 활용할 수 있을 전망이다.
■기대 효과
가스화를 통해 생성된 합성가스의 용도는 매우 다양하다. 석탄공사에 따르면 가스화장치는 소성로와 건조로 또는 화학공장, 제지공장, 목욕시설과 같이 중소형 유류 보일러의 대체열원으로 이용 가능하다. 또한 석탄가스화기술은 폐기물 감량과 폐기물로부터 유용한 가스 및 에너지를 회수하는 매력적인 방법으로 평가되고 있으며 대기오염 물질 감축은 물론 지구온난화 방지에도 기여함으로써 교토협정을 충족시킬 수 있는 중요한 방안으로 대두되고 있다.
최근 독일, 일본, 미국 등 선진국들은 석탄가스화복합발전 등 석탄 활용기술 개발을 적극 추진하고 있다. 환경문제와 고유가 문제를 해결하기 위한 방안으로 석탄에 대한 투자를 아끼지 않고 있는 것이다. 우리나라도 2006년 말부터 석탄가스화복합발전의 국산화를 위해 약 6,000억원을 투입하고 있다.
이처럼 일반적인 석탄가스화 장치를 상용화하기 위해 수천억원 이상의 비용이 소요되는 점을 감안하면 이번 석탄공사의 기술개발은 적은 비용으로 석탄가스화사업 상용화의 기초를 제공했다는 점에서 의미가 크다고 볼 수 있다.