석탄을 수소가스로 바꾼 후 연료전지를 통해 전기를 생산하는 ‘석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC)’용 고순도 수소 생산 시스템이 개발됐다. 이 시스템은 석탄에서 만들어진 합성가스를 다시 수소가스로 바꿔 연료전지를 이용하여 전기와 열을 생산하는 방법으로, 온실가스 감축과 에너지 효율 향상을 동시에 꾀할 수 있는 미래 유망 기술이다.
한전 전력연구원(원장 배성환)은 한국서부발전㈜, ㈜PTK, 고등기술연구원, 영남대학교와 공동으로 석탄을 수소가스로 바꾼 후 연료전지를 통해 전기를 생산하는 ‘석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC)’용 고순도 수소 생산 시스템을 개발했다.
▲ 그림
석탄을 직접 태워 전기를 생산하는 기존 화력발전이나 석탄에서 합성가스를 만들어 발전하는 석탄가스화복합발전(IGCC)과 달리 석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC)은 석탄에서 만들어진 합성가스를 다시 수소가스로 바꿔 연료전지를 이용하여 전기와 열을 생산하는 방법으로, 최대 60%에 이르는 연료전지의 높은 효율은 물론 석탄에서 배출되는 이산화탄소와 황산화물(NOx) 등 오염물질과 미세먼지 등의 배출이 거의 없는 친환경 고효율 발전기술로서 온실가스 감축과 에너지 효율 향상을 동시에 꾀할 수 있는 미래 유망 기술이다.
전력연구원은 석탄 합성가스에 포함된 일산화탄소, 황화합물, 미세분진 등을 제거하여 99.99% 이상의 고순도 수소를 제조하는 공정을 개발하고 시간당 160Nm3의 수소를 생산할 수 있는 IGFC용 석탄합성가스 정제 및 전환 설비의 구축을 완료했다.
석탄 합성가스에는 주성분인 수소 및 일산화탄소와 함께 소량의 수증기, 이산화탄소, 황화합물, 메탄가스 등이 혼합되어 있어 연료전지에 직접 사용할 경우 연료전지의 성능이 떨어지는 문제가 있다.
인산연료전지(PAFC)나 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 등 다양한 형태의 연료전지는 석탄합성가스 정제 및 전환 설비를 통해 생산되는 고순도 수소를 이용하여 전기와 열을 생산한다.
한전 전력연구원은 2018년 5월까지 한국서부발전(주) 태안화력본부 IGCC 플랜트의 석탄가스화 설비 및 100kW급 인산연료전지를 연계하여 성능 실증을 수행함으로써 석탄 합성가스를 이용한 MW급 연료전지 발전을 위한 기반기술을 확보할 계획이다.
아울러 석탄가스화 기술, 가스 정제 및 분리기술, 연료전지 제조기술 등 IGFC와 관련된 다양한 기술의 개발과 보급을 통해 전력산업의 동반 성장과 국내 전력산업의 해외 시장 진출에 기여한다는 방침이다.
