[그린파워4.0] 한전, 배출된 이산화탄소도 잡는다…CCUS 기술 상용화 박차

배출 탄소 관리 강화 행보…10㎿급 포집 실증 설비 1만 시간 가동 성공
2022년 150㎿급 CCS 사업 추진…'중탄산소다 및 메탄화 기술' 개발 박차
SF6 분해·무해화 기술도 기대

/제공=한국전력공사

지구온난화로 인한 지구 온도 상승은 지구의 모든 생명체를 위협하는 요인으로 거론되고 있다. 지구온난화에 대한 우려는 이미 십수년 전부터 이어져 왔지만 온난화의 주범으로 지목된 탄소배출의 주된 주체가 인간이라고 결론이 난 것은 사실상 불과 몇 년 전의 일이다. 과학자들은 2100년 지구 온도가 현재보다 3도 이상 오를 수 있다는 비관적인 전망을 내놓고 있으며 전 세계적으로 이를 해결하기 위한 방법으로 ‘탈(脫)탄소’ 정책을 추진하는데 집중하고 있다. 아시아투데이는 국내 에너지 공기업의 신재생 에너지 육성과 탄소배출 감축을 위한 정책을 살펴보고 이와 관련된 사회간접자본(SOC) 투자를 통해 미래 에너지 시장의 지속가능성을 확보하기 위한 공기업들의 노력을 연속 기획으로 조명하고자 한다.<편집자 주>

아시아투데이 최연재 기자 = 최근 세계 각국은 제26차 유엔기후변화협약 당사국 총회(COP26)에서 석탄발전을 단계적으로 감축하기로 합의했다. ‘글래스고 기후합의문’에는 탄소저감장치가 없는 석탄 발전소의 단계적인 감축과 비효율적인 화석연료 보조금의 단계적 폐지를 촉구한다는 내용이 들어갔다. 석탄과 화석연료가 합의문에 담긴 것은 이번이 처음이다. 이처럼 ‘탈(脫)탄소 정책’은 범 지구적 문제로 자리 잡았다. 세계적인 기조에 맞춰 국내 주요 발전 공기업도 신재생 에너지 사업을 전면에 내세우고 있다.

문재인 대통령이 COP26 정상회의에서 “우리 정부는 출범 후 석탄발전소 8기를 조기 폐쇄한 데 이어 2050년까지 모든 석탄 발전을 폐지할 것”이라며 “세계의 석탄 감축 노력에 동참하고, 재생에너지 개발을 비롯한 개도국 저탄소 경제 전환에 협력하겠다”고 약속한 이후, 대한민국의 탄소중립 행보는 한층 속도를 내고 있다. 이에 국내 에너지 공기업들은 신재생 에너지 육성뿐만 아니라 기존 탄소 배출의 효율적 관리 등 ‘탈탄소 시대’에 성장하기 위한 청사진을 마련 중이다. 한국전력도 이산화탄소 배출 저감을 위한 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술 확보에 나서며 탄소중립이라는 시대적 흐름의 중심에 서고 있다.

◇“탄소중립은 강력한 글로벌 의제”
정승일 한전 사장은 광주 서구 김대중컨벤션센터에서 진행된 ‘빛가람 국제 전력기술엑스포(빅스포 2021)’에서 “탄소중립은 세계가 머리를 맞대고 고민해야 할 강력한 글로벌 의제”라고 강조한 바 있다. 이 행사에서 정 사장이 원자력 발전과 신재생 에너지를 탄소중립이라는 하나의 틀에서 들여다보는 “논리적, 과학적, 이성적 논의가 필요하다”고 강조했다. 업계에서는 이런 정 사장의 생각은 ‘탈 탄소’를 에너지 업계가 생존하기 위한 핵심 어젠다로 판단했기 때문으로 풀이하고 있다.

한전의 경우 탄소중립을 위한 추진전략 중 하나로 ‘기존 배출 탄소를 어떻게 관리할 것인가’에 초점을 맞추고 있다. 그 대표적인 기술이 CCUS다. 30일 한전에 따르면 CCSU기술은 크게 △이산화탄소 포집(CCS) △이산화탄소 전환(CCU) △육불화황(SF6) 정제로 나뉜다. 한전은 2050년 탄소중립 달성을 위해 CCSU기술 개발에 속도를 내고 있다.

이산화탄소 포집 (CCS)기술은 화력 발전·제철·시멘트 산업 등에서 화석연료를 사용할 때 발생하는 이산화탄소를 대기로 배출하기 전에 분리해 따로 저장하는 기술이다. 한전은 이미 2013년부터 한국중부발전과 함께 보령화력본부에 국내 최대 규모(10㎿)의 습식 이산화탄소 포집 실증 플랜트를 설치해 공동 운영 중이다. 해당 설비는 연간 약 7만톤 이상의 이산화탄소 포집이 가능하다. 특히 한전 전력연구원이 독자 개발한 습식 흡수제와 에너지 저소비형 공정을 적용해 90% 이상의 이산화탄소를 제거하면서도 에너지 소비량은 40% 이상 줄일 수 있다. 올해로 시범 사업을 종료하는 이 설비는 2019년 9월부터 지난해 11월까지 1만 시간 동안 연속 가동되며 장기 운전 안전성을 입증한 상태다.

한전은 이를 기반으로 150㎿ CCS 기본설계를 완료했다 한전 관계자는 “산업통상자원부가 ‘탄소중립 산업·에너지 R&D 전략’에 CCUS를 핵심기술로 포함시킨 만큼 내년에 실증작업이 진행 될 것으로 예상하고 있다”고 설명했다.

한전 전력연구원이 독자개발한 10㎿급 습식 이산화탄소 포집 플랜트/제공=한국전력공사 전력연구원

◇‘중탄산소다·메탄화’로 다시 태어나는 이산화탄소
한전은 이산화탄소를 메탄과 중탄산소다로 생산·활용하는 기술 개발도 하고 있다. 전력 및 에너지산업의 적합성과 상용화 가능성 등을 고려한 선택이다. ‘메탄화 기술’은 미활용 재생으로 만들어진 수소를 이산화탄소와 반응시켜 메탄으로 생산하는 기술이다. 이렇게 생산된 메탄가스는 발전연료·수송연료·도시가스 등 청정연료로 쓰인다. 한전 전력연구원은 기존 대비 메탄화 효율이 1.7배 이상 높은 신종 메탄화 미생물 2종을 한양대와 공동개발에 성공했다. 5㎾급 메탄화 테스트베드를 마친 한전 전력연구원은 내년까지 하루 1.5톤의 이산화탄소를 메탄으로 전환할 수 있는 그린메탄 생산 시스템 1기를 구축·운영할 예정이다. 중탄산소다는 산업용 탈황제로 사용되는 물질로 가정용 세제·빵을 만들 때 쓰는 베이킹소다 등의 원료물질로 중국 등에서 전량 수입된다. 전력연구원은 별도의 정제공정이 없는 기술을 개발해 이를 민간기업에 이전했고, 사업화를 앞두고 있다.

◇지구온난화 주범 SF6…분해·무해화하는 기술 개발도 박차
이 외에도 한전은 전력설비에 사용되는 온실가스인 SF6을 정제 및 활용하는 기술 개발도 진행 중이다. 친환경 개폐기 도입 정책에 따라 기존 개폐기에서 발생될 SF6을 분해·무해화하는 친환경 기술 개발도 추진한다는 계획이다. SF6는 절연성능이 높아 가스절연개폐기에 절연가스로 사용되는 물질이다. 다만 지구온난화지수가 이산화탄소의 2만3900배에 달하며 대기 중 잔존기간이 2300년으로 적은 양조차도 환경에 미치는 바가 크다. 지난해 전력연구원은 SF6를 고순도로 정제하고 재활용하는 기술 개발에 성공했다. 해당 기술이 현장에 적용되기 시작하면서 40억원 이상의 온실가스 배출권 비용이 절약됐다.

한전 전력연구원이 자체개발한 SF6 정제장치 사진/제공=한국전력공사 전력연구원