플렌트엔지니어링센터 염충섭 수석연구원이 기획위원장으로 활동하고 있는 ‘초임계 CO2 발전시스템’에 대한 기사가 '서울신문 1월 18일자'에 게재되어 소개드립니다.

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‘초임계 CO2 발전시스템’ 개발 전쟁

세계 발전시장 패러다임 바꿀 신기술 잡아라!

전 세계가 에너지 효율을 높이기 위해 사투를 벌이고 있는 가운데 미국과 일본 등 선진국들이 초임계 이산화탄소(CO2) 발전 시스템 개발에 박차를 가하고 있다. 2030년 360조원에 이를 것으로 예상되는 차세대 시장을 선점해 우리나라를 포함한 전 세계로부터 천문학적 기술료를 챙기겠다는 계산이다.

발전업계가 유독 초임계 이산화탄소에 눈독을 들이는 것은 현재 대부분의 발전 시스템에서 쓰이는 증기의 훌륭한 대체재이기 때문이다. 증기 대신 초임계 이산화탄소를 쓰면 발전 효율은 기존 대비 30% 이상 높일 수 있고 발전 기관의 크기는 75% 이하로 줄일 수 있다.

발전업계에서 1% 효율 상승은 어마어마한 차이를 부른다. 실제 연간 8만㎿의 전기를 생산하는 우리나라에서 1%의 효율을 높인다면 800㎿에 해당하는 전기가 공짜로 생긴다. 시스템 개선만으로 원전 1기를 건설하는 것 이상의 효과를 누리는 셈이다. 활용 가능한 분야도 다양하다. 석탄화력, 복합화력, 원자력, 고온 폐열 재생, 태양열, 육·해상 플랜트 기계 구동용, 용융탄산염 연료전지(MCFC), 지열발전에까지 적용할 수 있다. 1998년 이후 에너지원 수입 의존도가 95%를 초과한 우리나라의 입장에선 놓쳐서는 안 될 차세대 기술이다. 이익은 단지 발전 효율에만 그치지 않는다. 초임계 이산화탄소 발전 시스템 자체가 첨단 기술력의 집약체인 탓에 세계 곳곳에 해당 기술을 판매할 수 있다. 발전업계에서는 초임계 이산화탄소 발전 시스템이 2030년까지 무려 3388억 달러(약 360조원)에 달하는 시장을 열어 줄 것으로 기대한다. 게다가 발전 효율 향상으로 이산화탄소 배출도 많이 줄어든다.

앞서 달리는 곳은 미국이다. 2005년부터 5년간 130억원을 투자한 미국의 SNL(Sandia National Lab)은 이미 300㎾급을 만들 수 있는 기술을 보유한 상태다. 에코젠사도 폐열 회수 시스템 분야에선 수㎿~수백㎾급을 상용화한 단계이며 넷파워사는 500억원 이상의 투자를 받아 수십㎿급 시스템을 개발 중이다. 일본의 TIT(Tokyo Institute of Technology)도 10㎾급 설비를 구축했다.

우리나라는 걸음마 단계다. 2012년부터 정부 지원으로 연구가 진행되고 있지만 아직 미국과의 기술력 차이는 3년 정도 뒤떨어진 것으로 알려졌다. 다행히 산업통상자원부가 올해부터 해당 분야를 13대 과제 중 하나로 삼아 연구를 진행하고 있다. 고등기술연구원 염충섭 박사는 “초임계 이산화탄소 발전 기술은 세계 발전시장의 패러다임을 바꿀 수 있는 신기술”이라면서 “발전 플랜트 시장에서의 승자 독식 논리로 보면 현재의 개발 및 검증 단계 시점에서 시장 선점을 위한 실증 기술을 확보하는 것이 절실한 상황”이라고 말했다.

유영규 기자 whoami@seoul.co.kr

■ 초임계 이산화탄소(CO2)

  - 액체와 기체의 성질을 모두 가진 이산화탄소를 말한다. 임계 온도와 압력을 넘은 기체는 아무리 압력을 가해도 액체 상태로 변하지 않는데 이같이 경계점 이상의 온도와 압력 영역에서의 물질의 상태를 초임계 유체라고 한다.

■ 산업통상자원부 13대 과제

  - 산업통상자원부가 기획추진 사업으로 진행하고 있는 사업으로서, R&D부터 시험·인증 및 제품화 단계까지를 종합적으로 지원하는 13대 대형 R&D 프로젝트