전력연구원, ‘암모니아 혼소발전’ 실증연구···무탄소 화력발전 초석

[이뉴스투데이 이용 기자] 탄소배출로 인한 기후 문제가 대두되면서 신재생 에너지 뿐 아니라 화석연료를 사용하는 기존 발전소를 개량하려는 노력도 이어지고 있다.

한전 전력연구원은 지난 1일 무탄소 연료인 암모니아를 활용한 접선연소 발전소 실증연구에 착수했다고 밝혔다.

석탄발전소의 접선연소란 사각기둥 형태의 거대한 연소실의 네 모서리에 버너를 배치하고 각 버너에서 분말화된 석탄을 연소시켜 거대한 회오리 모양의 화염을 형성하는 방식을 말한다.

접선연소 발전소 암모니아 혼소기술은 기존 석탄발전소에 쓰이는 일부 버너의 연료를 암모니아로 교체해 전체 탄소 배출량을 줄이는 기술이다.

연소하면 이산화탄소를 배출하는 석탄(탄소)과 달리 암모니아(NH₃)는 연소하며 안정된 질소와 물만 배출한다.

연소 과정에서 탄소를 배출하지 않는 암모니아는 이상적인 친환경 연료지만 반론도 존재한다.

일각에서는 암모니아 혼소발전이 탄소배출 저감에 실효성이 있는지 의구심이 제기돼 왔다.

환경단체 ‘트렌지션제로’는 지난해 분석 보고서를 내고 암모니아는 탄소를 배출하지 않는 무탄소연료지만 암모니아를 생산하기 위해 많은 탄소가 배출되므로 석탄과 비교해 이점이 없다고 주장했다.

현재 암모니아의 원료인 수소는 제철·석유화학 공장에서 부생되는 것을 모으거나 천연가스 등 화석연료에서 추출하는 방식으로 만드는 것이 대부분이다.

생산과정에서 이산화탄소가 발생하는 ‘그레이 암모니아’를 사용했을때 CO₂ 절감효과가 미미하므로 석탄발전소에 암모니아 혼소발전 기술을 적용하는 것 보다 석탄 발전소를 폐쇄하는 것이 현실적이라는 것이 이들의 주장이다.

그러나 올해 초 발표한 제10차 전력수급계획에 따르면 우리나라는 2036까지 14.4%에 달하는 전력을 여전히 석탄발전소에 의존하며 당분간 국가 에너지 생산의 한 축을 담당해야 한다. 따라서 즉각적인 폐쇄는 현실적인 대안이 될 수 없다는 게 업계 얘기다.

암모니아는 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하는 그레이 암모니아와 암모니아 생산 시 발생하는 이산화탄소를 탄소포집 및 저장 기술(CCS)를 통해 저감한 블루 암모니아 그리고 100% 신재생 에너지로 생산한 그린 암모니아로 구분된다.

전력연구원 무탄소발전 연구실은 검토의견을 통해 2036년부터 그린 암모니아를 사용할 계획이라고 밝혔다.

현시점에서 그레이 암모니아를 발전에 활용하면 CO₂ 저감 효과가 미미하지만 훗날 그린 암모니아를 활용하기 위한 기술을 선제적으로 개발한다는 의미로 풀이된다.

또 암모니아가 발전연료로 쓰이면 연간 295만톤에 달하는 막대한 수요처가 되므로 순수 청정에너지인 그린 암모니아 생산의 촉매가 될 것으로 내다봤다.

전력연구원은 오는 2025년 부터 석탄을 연료로 사용하는 하동화력발전소에서 국내 최초 접선연소 발전소 암모니아 혼소 시험 및 검증을 수행하고 이를 통해 500㎿·800㎿급 접선연소 발전소에 대한 혼소 개조 기본설계를 도출할 계획이다.

전력연구원 관계자는 “석탄화력의 무탄소연료 발전전환은 탄소중립 목표 달성과 잔존자산 활용을 위한 당면 과제”라며 “암모니아 혼소 실증을 통해 이산화탄소 배출량 저감에 기여할 것”이라고 밝혔다.