인터뷰-김동섭 한국서부발전 기술본부장
태안화력 수도권 대기환경 기준 맞춰 콘트롤
발전소 배출 ‘가스-온수-오염재’ 제로화 추진
IGCC 효율 일본 47% 추월해 50% 이상 가능
IGCC에 연료전지 결합 효율 60~70%까지 가능
한국서부발전(사장 조인국)이 청정석탄화력 대안으로 부상하고 있는 IGCC(석탄가스화기술)의 한국형 실증플랜트(30만kW) 기술개발 5년차 진도회의를 지난 7월14~15일 양일간 쉐르빌 파라다이스연수원(경기도 양평)에서 개최했다.
이번 IGCC 기술개발 진도회의는 지난해 6월부터 5차년도 사업이 착수됨에 따라 참여기관별로 연구실적을 발표하고 현안사항을 논의하기 위해 마련됐으며 특별 세션으로 포스코 SNG(대체천연가스) 프로젝트 관계자를 초빙, 국내 석탄가스화 기술개발 현황과 정보를 공유했다.
서부발전은 지난 2011년 2월 IGCC 2단계 기술개발에 착수, 같은해 11월 태안 IGCC 플랜트를 착공한 이후 55개월 동안 건설장비 4만9천여대, 연인원 61만명의 건설인력을 투입하여 현재까지 건설공정률 99.2%를 달성하고 있으며 오는11월말까지 기술개발 종료를 목표로 한참 시운전에 매진중이다.
태안 IGCC는 국내 최초로(전세계 7번째) 도입되는 설비로서 서부발전은 설계, 제작, 운전 경험이 전무한 상태에서 수많은 시행착오를 거쳐 시운전 단계별로 제반 문제점을 하나씩 해결하고 있다. 지난 6월9일에는 석탄에서 합성가스를 생산하여 최초발전개시에 성공했고 7월12일 가스터빈 사용전 검사를 완료, 발전사업 개시를 신고한 바 있다.
서부발전은 증기터빈 사용전 검사와 신뢰도 시험을 거쳐 오는 7월말까지 IGCC 플랜트의 종합준공을 완료할 예정이며 준공 이후에도 철저한 실증운전을 거쳐 한국형 IGCC 표준화 모델개발을 완성할 계획이다.
태안 IGCC를 총괄운영한 김동섭 한국서부발전 기술본부장(전무)을 지난 6월 미리 만나 인터뷰를 진행했다. 미세먼지 문제가 터져나오던 시점이었다.
김 전무는 “이번에 시운전 중인 태안 IGGC의 대기환경배출농도(황산화물, 질소산화물, 먼지)가 예상보다 매우 낮은 수준으로 청정연료인 천연가스 복합발전과 유사해 향후 석탄화력발전의 새로운 대안으로 부상할 것“이라고 강조했다.
김 전무는 “CO2는 세계적 문제로 시간을 두고 해결해야 한다”며 “파리 협약에 의거한 미세먼지 배출 차단은 지역적 국가적 문제이고 중국의 영향을 많이 받지만 우리도 적극적으로 대처해야 한다”고 말했다. 당장 개선하려 생각중이지만 경제성을 보아가며 줄일 수 있는데 까지 줄이는 게 기업 윤리라고 본다는 김 전무는 기술이 허락하는 한 돈이 들더라도 줄여보라고 지시하고 있다고 강조했다.
석탄화력의 문제를 근본적으로 해결해야 한다는 것이 김 전무의 판단. 바로 여기에 IGCC(석탄가스화)의 매력이 숨어 있다.
“미세먼지 완벽하게 잡자는 게 집진기인데 전기로 되어 있다. 이걸 습식으로 하면 100프로 잡을 수 있다”고 말한 김 전무는 미세먼지 들어오는 것 보다 나가는 걸 더 깨끗하게 하라고 직원들에게 말한다.
김 전무는 “법이란 것은 그 기준을 만든 거고 우린 공기업이니까 모범을 보여야 하는데 잘 알다시피 우리발전소(태안화력)가 충남에 있다 보니 수도권 기준을 적용받는 영흥화력(남동발전)보다는 완화되어 있는 것이 사실”이라며 “우리 스스로 미세물질 배출기준치를 영흥처럼 수도권 기준으로 올리자고 사장에게도 보고했고 그 기준으로 미세먼지 배출을 줄여야 하는 것이 공기업으로서 할 최소한의 양심 아니겠느냐”고 되물었다.
김 전무는 IGCC 뿐만 아니라 석탄화력발전에서 발생하는 각종 부산물을 이용한 2차 산업화에도 적극적으로 대처하는 아이디어맨이다. 김 전무는 IGCC외에도 추진하는 사업이 17~18개 가량된다고 말했다.
김 전무는 석탄화력발전을 앞으로 하지 못하게 될 것 같지만 기술의 융합발전을 통해 새로운 가능성이 나타날 것이라고 강조했다.
김 전무는 앞으로 에너지 사업을 하려면 3가지를 제로화해야 한다고 강조했다.
첫째 대기오염재 제로화다. 석탄화력발전 후 대기로 배출되는 가스를 액화하면 케미컬 자원화할 수 있다는 것. 대기로 나가는 공기는 들어올 때 공기보다 더 깨끗하게 해야 하는데 그런 공기 정화기통 역할을 석탄화력이 해야 한다는 것이다.
두 번째, 데워진 발전온수의 에너지를 활용한 온도상승 제로화다.
발전 후 내보내는 발전온수는 들어올 때와 달리 오물을 걸러서 깨끗하게 내보내지만 터빈을 식히며 데워진 상태로 배출한다. 이 에너지를 빼쓰면 어마어마한 에너지를 잡을 수 있다는 것. 현재 그 기술을 개발 중에 있다고 한다.
세 번째는 석탄재 오염 제로화다. 석탄섬유화 등 서부발전은 몇가지 사업화로 지역경제에 도움을 주고 있다.
김 전무는 앞으로 이 3가지를 제로화한다면 석탄화력이 결코 지금과 같은 미세먼지 주범 소리는 듣지 않을 것이라고 말했다.
김 전무는 IGCC(석탄가스화발전)은 미래 기술의 새로운 패러다임으로 발전시킬 기술적 DNA를 갖고 있다고 강조했다.
현재 IGCC는 가스터빈, 스팀터빈만 하지만 이를 연료전지, CO2발전 등 다양한 발전방식으로 삼중결합하면 발전효율이 지금의 50-60%에서 70-80%로 높일 수 있다는 것.
특히 IGCC는 연료를 석탄만 쓰는 게 아니고 태울 수 있는 것은 모두 되기 때문에 밀림지역 처럼 분산형 전원으로 가기엔 아주 좋은 발전방식이라고 설명했다.
김 전무는 “인도네시아의 경우 고열량탄을 거의 대부분 수출하다 보니 자국에는 4000칼로리 이하의 저열량 석탄이나 팜 야자열매껍데기 등을 활용할 수밖에 없는데 서부발전 IGCC의 경우 이들을 모두 원료로 사용가능하기에 관심이 많다”며 “상당부분 협력문제가 구체화되고 있다”고 전했다.
김 전무는 인도네시아에 2만개의 섬이 있는데 각 섬의 디젤발전기가 36~37% 정도로 효율이 매우 떨어져 이걸 IGCC로 다 바꿀 계획이라며 서부발전에 1만개를 요구하고 있는데 이걸 다 해줄 수는 없고 100개만 해줘도 상당한 수출액이 되는 것 아니냐며 웃었다.
김 전무는 석탄화력 역사 130년만에 효율을 10% 이상 올린 게 서부발전 100만kW급 초초임계 발전방식이었지만 IGCC는 이러한 쾌거를 단번에 끌어올릴 수 있는 유일한 방식이 될 것이라고 단언했다.
용량을 키우거나 다른 방식으로 바꾸면 효율을 훨씬 올릴 수 있다는 것.
김 전무는 차세대 IGCC 효율은 현재 우리가 42%, 일본이 47%이지만 조만간 우리기술이 일본을 따라잡아 50% 이상 가능할 것으로 예측했다.
이를 위해 대전으로 이전하는 한국발전교육원이 IGCC를 포함한 탄소연구기술센터(가칭)로 거듭나야 한다고 김 전무는 강조했다.
탄소연구기술센터에서는 ▲새로운 발전모델 개발 ▲가스발생기를 통해 다양한 연료 발굴 ▲가스발생기 삼중융합 기술 개발 ▲석탄가스화 부산물 2차 산업화 등을 중점 개발할 것이라고 말했다.
이중 눈에 띄는 부분이 가스발생기를 활용한 삼중 융합 방식이다. 현재의 가스발생기는 석유가 중심이었다. 정유산업에 수소가 필요한데 이걸 LNG에서 조달했고 연료전지도 비싼 LNG에서 수소를 빼서 쓰고 있다. 그렇다보니 가격이 비싼 것. 이걸 석탄가스화해서 수소를 빼내면 지금보다 훨씬 가격이 저렴해질 것이라고 김 전무는 말했다. 이울러 현재 IGCC에 연료전지방식을 결합하면 효율이 3~5% 올라갈 수 있다는 것이다.
아울러 석탄화력에서 발생하는 CO2, 열에너지, 석탄재 등을 활용한 2차 산업화가 결국 석탄화력발전소를 지역 경제 상생의 메카로 자리잡도록 할 가능성이 매우 크다는 분석도 했다.
아울러 2차 산업화를 통해 고령화사회의 새로운 일거리 창출에도 기여할 수 있다는 말도 했다.
발전소가 전기만 생산했다면 앞으로 미래는 전기는 물론이고 CO2를 자원화하고 석탄재를 나노섬유화 하는 등 부가가치를 올리는 복합발전소가 되어야 한다고 강조한 김 전무는 에너지산업도 단품으로 그치지 말고 여기에 부가가치 서비스가 결합한 복합산업화시켜야 한다고 말했다.
그리고 이러한 파생기술을 발전엔지니어들이 만들어야 한다고 말한다.
그런 그에게 새로운 모임이 생겼다고 한다.
만불 모임이다. 불교단체 이름 같지만 사실은 1만불을 더 벌 수 있도록 기술을 만들어 보자는 모임이다.
김 전무는 “지난 40년 동안 많은 혜택을 받았기에 이젠 사회에 환원해야 할 시점”이라며 “현재 2만7000불에 멈춘 국민소득을 미래융합기술 접목으로 1만불 끌어올리도록 해야 한다”며 이런 일을 발전엔지니어들이 해야 하는 것 아니냐며 웃었다.