국내 연구진이 화력발전소의 산소분리 설비·제조비용을 절감할 수 있는 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원(이기우 원장)은 세륨 산화물(CeO₂) 복합체를 이용해 경제적이면서도 안정적으로로 산소를 분리하는 신개념 세라믹 산소분리막을 개발했다고 9일 밝혔다.
기존 석탄 화력발전의 단점을 보완한 산소를 이용한 화력발전에 핵심적인 기술이다.
석탄 화력발전은 온실가스 배출 등 환경오염 등의 문제로 대체 기술이 개발 중이지만 여전히 전 세계 전력 생산의 60%이상을 차지하는 주요 발전시설이다.
이에 따라 오염물질 배출을 줄이기 위한 기술 개발이 계속돼 석탄가스화 복합발전(IGCC)과 순산소연소(Oxyfuel) 등 산소를 이용한 고효율·친환경 화력발전이 대안으로 떠오르고 있다.
석탄가스화 복합발전은 산소와 물을 이용해 석탄을 고온에서 가스화 시켜 합성가스를 만든 뒤, 변환과정에서 발생된 증기로 터빈을 돌려 전기를 만들어내는 방식이고 순산소 연소(Oxyfuel)는 일반 공기를 산화제로 이용하는 방식이다.
산소를 이용한 방식을 이용할 경우 오염물질 배출을 줄이거나 쉽게 제거할 수 있다.
하지만 산소를 공급하거나 분리하기 위해서는 대규모 시설이 필요하거나 세라믹 산소분리막이 필요하지만 효율이 나쁘고 가격도 비싸 활용이 저조했다.
연구팀은 적은 비용으로도 안정적으로 산소를 분리할 수 있는 분리막을 개발한 것이다.
연구팀은 안정적으로 산소이온을 전달하는 물질인 세륨 산화물(CeO₂)과 전자를 전달하는 물질인 페로브스카이트(Perovskite)를 혼합해 분리막을 만들었다.
이를 이용할 경우 기존 산소분리 설비비용을 최대 48%, 산소 제조비용을 최대 68%까지 줄일 수 있고 화학적 안정성도 기존 세라믹 산소분리막 대비 10배 이상 향상된 것으로 연구결과 나타났다.
연구팀은 이를 실용화하기 위해 모듈화 및 주변 장치 개발을 진행 중이다.
