[르포]'CO₂' 온난화 주범에서 '미래 자원'으로 변신중

KCRC, 서부발전 내 'CO₂ 포집 및 전환 실증 플랜트' 준공
CO₂ 제거는 물론 자원으로 활용 위한 설비···163억원 투입

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태안=김인한 기자 - 2019.05.14

'습식 이산화탄소 포집 실증 설비'. <사진=김인한 기자>'습식 이산화탄소 포집 실증 설비'. <사진=김인한 기자>

14일 한국서부발전 태안화력발전본부 5호기 인근. 건물 6층 높이인 24m 플랜트(공장·생산 설비)가 웅장함을 뽐냈다. 원기둥 설비 3개가 하늘 높이 솟아 올라 로켓을 연상케 한다. '윙~' 주변은 설비 작동 소리로 가득하다. 플랜트 설비들은 화력 발전 과정에서 나오는 이산화탄소(CO₂)를 '제거'하거나 새롭게 '생산'한다. 

가운데 설비는 하단 파이프를 통해 발전기 배출가스가 올라오면 흡수제를 뿌려 이산화탄소를 90% 이상 제거한다. 좌·우측 설비는 각각 배출가스 온도를 낮추고 황산화물(SOx) 수치를 낮추는 기능과 순수한 이산화탄소만 뽑아내는 기능을 수행한다.

화력 발전은 전력 생산 과정에서 이산화탄소를 다량 배출한다. 전 세계적으로 이산화탄소는 온실가스 주범으로 꼽혀 관리되고 있다. 전 세계 195개 국가는 2015년 12월 온실가스 저감을 위해 파리기후변화협약을 맺었다. 산업화 이전 시기 대비 지구 평균기온 상승폭을 2도 보다 낮은 수준으로 유지하기 위한 목적이다. 이렇듯 국가별 이산화탄소 감축 문제는 핵심 의제로 설정돼 있다.

정부와 국내 연구기관도 세계적인 흐름에 발맞추고 있다. KCRC(한국이산화탄소포집및처리연구개발센터, 센터장 박상도)는 한국서부발전, 한국에너지기술연구원, 고려대학교 등과 협업해 이날 서부발전 태안발전본부에 '이산화탄소 포집 및 전환(CCU) 실증 플랜트'를 준공했다. 과학기술정보통신부 'Korea CCS 2020' 계획을 통해 2017년 6월부터 2020년 5월까지 총연구비 163억 3000만원이 투입되는 사업이다. 

이날 준공된 실증 플랜트는 '습식 이산화탄소 포집 실증 설비'와 '이산화탄소의 생물학적 전환 실증 설비'로 나뉜다. '습식 이산화탄소 포집 실증 설비'는 총연구비 116억 5000만원이 투입돼 이산화탄소 제거와 생산을 목적으로 운용된다.  

기술 핵심은 MAB(Moudlated Amine Blend)라는 새로운 흡수제를 개발해 이산화탄소를 저감하고, 더 나아가 이산화탄소를 미래 자원으로 활용한다는 것이다. 작은 규모로 기능을 실제 증명해보고 활용도 폭을 넓혀갈 예정이다. 

김경재 서부발전 기술본부장은 "이번 실증과제는 세계 최고 수준의 이산화탄소 포집 및 전환 기술을 개발하는 사업으로 연구기관은 신기술 검증을 위한 최적의 테스트 설비를 갖추게 됐고, 서부발전은 향후 대규모 온실가스 감축에 대응 가능한 최신 기술을 확보하게 됐다"고 평가했다.

박상도 KCRC 센터장은 "MAB 흡수제 기반 이산화탄소 포집 기술은 인류의 지속가능한 발전을 가능하게 하는 매우 중요한 기술"이라며 "이산화탄소 포집 전환 기술을 확보하고 새롭게 열릴 산업 시장을 선점할 것을 확신한다"고 말했다. 

◆ 이산화탄소 미래 자원으로 활용···미세조류 성장 도와

'이산화탄소의 생물학적 전환 실증 설비'. <사진=김인한 기자>'이산화탄소의 생물학적 전환 실증 설비'. <사진=김인한 기자>

실증 플랜트 인근엔 온실같은 구조물이 있다. 안에는 초록색 미세조류와 물로 가득한 비닐 팩이 줄지어 있고 팩마다 기포가 올라와 있다.

심상준 고려대 화공생명공학과 교수 연구팀은 46억8000만원을 지원받아 '이산화탄소의 생물학적 전환 실증 설비'를 구축했다. 포집된 이산화탄소를 실제 자원으로 활용하기 위한 취지다. 생물전환은 석탄 화력 배출가스 중 이산화탄소를 포집해 유기자원으로 활용하는 기술이다.

미세조류는 빛과 이산화탄소를 활용해 광합성을 한다. 미세조류가 이산화탄소를 먹이 삼아 자라나고 증식하는 셈이다. 연구팀은 발전기에서 나온 배출가스를 탈(脫)황장치만 거친 후 곧바로 활용한다.

화력 발전소 배출가스에는 이산화탄소가 약 15% 포함돼 있는 것으로 알려진다. 나머지 85%는 질소, 산소 등 기타 유해하지 않은 기체 성분이기 때문에 연구팀은 배출가스를 미세조류 생성에 직접 활용하고 있다. 연구팀은 선진국 수준 대비 약 3.5배까지 향상된 초우량 균주 확보로 세포 성장 속도가 대폭 향상할 것으로 기대하고 있다.

KCRC, 에너지연, 서부발전, 고려대 등 이날 플랜트 준공식에 참여한 기관은 태안 실증 플랜트 준공을 통해 세계 최고 수준의 이산화탄소 포집·전환기술 실증연구를 차질 없이 추진하는 동시에 향후 국가 온실가스 감축을 위한 신기술 개발에 최선을 다하겠다고 뜻을 모았다.
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