[투데이에너지 홍시현 기자] 과학기술정보통신부 산하 국가과학기술연구회 ‘미래선도형 융합연구단 조성사업’의 일환으로 지난 2015년 12월1일 출범한 FEP융합연구단(단장 이재구)은 주관기관인 한국에너지기술연구원(KIER)을 중심으로 협동연구기관인 한국생산기술연구원(KITECH), 한국표준과학연구원(KRISS) 및 한국기계연구원(KIMM)의 4개 기관이 주관기관에 함께 모여 ‘초청정 고효율 연료다변화형 미래에너지 생산기술 개발’에 매진하고 있다.
연구단은 지구온난화 해결을 위한 ‘온실가스 감축’을 주된 목표로 석탄 화력발전에서 CO₂ 원천분리와 미세먼지 저감, 발전효율 극대화, 환경오염 억제 및 물 부족 해소 연구 등을 함께 수행하고 있다.
연구단은 석탄화력발전에서의 ‘온실가스 저감’과 ‘발전효율 향상’을 목표로 ‘초임계-순산소-순환유동층 발전기술 개발’에 집중하고 있다.
초초임계 유체회로 실험설비.
이를 위해 △순산소 순환유동층(Oxy-CFB) 연소 전산모사 및 통합공정 모사패키지 개발 △고효율 순산소 순환유동층 보일러 발전기술 개발 △초임계 이상급 발전시스템 적용 효율향상 소재기술 개발 △순산소 유동층 시스템 고효율 대기오염 저감기술 개발 △순산소 유동층 시스템 고효율 초미세먼지 저감기술 개발 △발전소 물 사용량 저감을 위한 배가스 및 냉각탑 물 회수기술 개발 △발전소 물 재이용을 위한 분리막 물 회수기술 개발의 총 7개 세부과제의 연구개발이 진행 중이다.
연구단의 연구과제는 총 2단계에 걸쳐 최대 6년의 연구기간으로 기획됐다. 1단계(2015~2018년) 연구는 ‘순산소 유동층 발전설비 구축 및 운전조건 최적화’를 주된 목표로 하며 2단계(2019~2021년)에서는 ‘초임계 순산소 유동층 발전설비 최적화 및 상용화 기술개발’에 집중한다.
1차년도(2016년)에는 0.1MWth급 시험설비 구축을 시작으로 체계적인 연구기반이 마련됐으며 2차년도(2017년)에는 순산소 연소 및 연료다변화 실험, 순환유동층 연소 해석 및 운전조건 도출, Oxy-CFBC 실증 설비 구축, 초청정 대기오염 저감기술 확보, 복합분리막 및 냉각탑 설계기술 개발 등, 기 구축된 기반 설비를 활용하는 다양한 기술 고도화 및 최적화 연구가 진행돼 왔다. 3차년도(2018년)에는 Oxy-CFB 통합공정 모사패키지 구축이 완료됐으며 2단계로 접어든 4차년도(2019년) 현재 2MWe급 연료 다변화 대응 Oxy-CFB 공정 최적화, 초임계발전 적합소재 선정기준 확보, pilot plant 규모의 대기오염 저감 설비 및 물 회수 설비 개발 등, 모든 분야에서 주목할 만한 연구 성과가 기대된다.
연구단은 국내뿐만 아니라 순수 국내 기술로 개발된 첨단 환경기술을 국외에까지 적극 확산시키고자 스웨덴, 스페인 등의 선도국과 꾸준히 공동 연구를 수행해왔다. 중국, 베트남 등의 수요국가와도 지속적인 교류 및 기술수출 노력을 기울여 최근 그 공로를 인정받아 지난 6월 베트남 호치민에서 개최된 국제환경에너지산업전(ENTECH Vietnam 2019)에서 베트남 환경부 환경국장 표창을 수상했다. 오는 2020년에는 소속기관인 한국에너지기술연구원, 현대중공업 파워시스템, 서부발전, 하노이공대 및 APOLYTECH (베트남)과의 기술협력 및 공동 출자를 기반으로 베트남 현지에 10MW급 시범사업(단기)과 300MW급 상용 플랜트 건설(장기)을 추진하고 있다.
연구단이 개발해온 통합시스템 기술은 지난 10월 ‘2019년 국가연구개발 우수과학기술 100선(과학기술정보통신부)’에 선정됨으로써 대외적으로 그 우수성을 인정받았으며 향후 국내 발전사를 비롯한 다양한 산업 현장으로 기술 이전 및 사업화를 추진하는 동시에 다양한 해외 사이트로도 적극 수출될 예정이다.
기술 개발이 상업화규모로 진행돼 발전플랜트 수출이 이뤄질 경우 300MW급 표준 설비를 기준으로 2025년까지 5기(세계 시장점유율 약 0.085%), 2035년까지 20기(총 25기 확보, 세계 시장점유율 약 0.5%) 및 2040년까지 20기(총 45기 확보, 세계시장 점유율 약 1%)의 플랜트 수출을 통해 약 30조원의 경제적 효과가 예상된다.