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INSTITUTE FOR ADVANCED ENGINEERING

플랜트엔지니어링센터
보도자료 ˝고등기술연구원 국내 가스화 용융시스템 독보적 기술력 보유˝ (한국에너지신문)

작성자 : 플랜트엔지니어링      작성일 : 2015-07-30     조회수 : 2,801

고등기술연구원
국내 가스화용융시스템 독보적 기술력 보유
석탄가스화·합성천연가스 개발 박차

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2009년 10월 12일 (월) 14:43:35 남수정 기자 nam@koenergy.co.kr

고등기술연구원은 이번 전시회에서 DME 플랜트 모형을 비롯해 가스화복합발전시스템(IGCC), 청정연료(SNG) 제조기술 등 ‘플랜트 엔지니어링 센터’가 수행 중인 에너지플랜트, 신에너지, 청정에너지 기술 프로젝트 등을 소개한다.

지난 1992년 설립된 고등기술연구원은 기계, 자동차, 에너지·환경 분야의 개발기술, 생산기술, 소재·부품 기술 등을 산·학·연 공동 체제를 구축, 개발하는 비영리 민간 연구기관이다. 산·학·연 협력 복합체로서 기업이 해결하기 어려운 기술을 개발하는 핵심적인 역할을 맡아 대기업은 물론 중소기업에 대한 기술지원, 기술사업화 지원을 활발히 추진하고 있다.

고등기술연구원은 △현장기술지원 △핵심요소기술 △첨단기술 개발에 중점을 두고 이를 위한 플랜트엔지니어링센터, 전략기술센터, 로봇·생산기술센터를 운영하고 있다. 연구원은 전통 제조업 분야에 첨단기술을 도입해 생산성을 높이고, 자본과 기술력 부족으로 해결하기 어려운 기술적인 걸림돌을 제거해 주고 있다. 이와 관련 부품소재통합연구단에 참여해 지난해까지 총 24개 기업을 지원하기도 했다. 특히 최근 들어 지구온난화, 에너지고갈 문제를 해결하기 위한 기술의 융·복합화 필요성이 커지면서 기존 학문, 산업간 융합, 신기술 개발 등에 적극 나서고 있다.

◇가스화 복합발전 시스템(IGCC) 원조, 플랜트 엔지니어링 센터 - 플랜트 엔지니어링 센터는 석탄, 중질잔사유 등과 같은 화석연료와 버려지는 폐기물을 청정에너지로 만들어내는 가스화 용융 기술을 1992년부터 개발해 온 ‘원조’ 연구소다. 현재 석탄가스화 용융 설비, 석탄합성가스 정제·전환설비, 도시 및 산업폐기물 가스화 용융설비, 가연성 폐기물 가스화 용융설비 등을 갖추고 있다. 이 같은 실증플랜트와 기반기술을 에너지, 환경 분야의 다양한 플랜트에 적용해 기업이 상용화 할 수 있는 토대를 마련해주고 있다.
센터가 현재 수행 중인 기술개발은 △플랜트 공정 △신에너지 △에너지·환경시스템 전산해석 △청정재료 및 공정 △청정에너지 △플랜트 IT 등 6개 분야로 세부적으로는 무려 서른 가지나 된다. 이를 위해 센터는 에너지환경연구팀, 신에너지연구팀, 플랜트공정개발팀, 플랜트 IT 연구팀, 청정재료공정연구팀을 두고 있다.
센터의 대표적인 연구분야는 ‘플랜트 공정 기술’이다. 현재 지경부 석탄 IGCC사업단이 총괄하고 있는 ‘한국형 IGCC 기술확보를 위한 300MW급 설계기술 자립 및 실증플랜트 건설’ R&D 과제에 참여하고 있다.
석탄 IGCC란 석탄을 고온·고압 조건에서 가스화 반응에 의해 합성가스로 만들고 정제과정을 거쳐 가스터빈으로 1차 발전, 증기터빈으로 2차 발전을 하는 고효율 복합발전설비다. 유연탄 화력발전에 비해 발전효율이 높은 것은 물론 이산화탄소 발생량을 최대 25%까지 저감할 수 있는 친환경 발전기술로 주목받고 있다.

2014년까지 한국형 300MW급 실증플랜트를 건설하고, 부품을 국산화하는 것이 정부의 최종 목표다. 여기서 센터는 3톤/일급 소규모 가스화 플랜트를 개발, 실제 가동하면서 국내 고유 가스화기 모델 개발에 필요한 데이터를 확보하고 있다. 또한 서부발전 태안화력에 설치 예정인 30톤/일급 가스화기 설계 등을 병행하고 있다.

폐기물에서 에너지를 뽑아내는 기술개발도 활발하게 이뤄지고 있다. 유기성 슬러지에서 바이오가스를 생산하는 전처리 공정을 개발했다. 센터는 하수슬러지 0.5㎥/일 처리규모의 연속형 열가수분해 파일럿 플랜트와 회분식 연구소 규모의 혐기소화 효율 평가장치를 보유하고 있다.

유기성 슬러지는 유기물 함량이 약 80% 정도로 1㎏에 3000~4000㎉의 열을 낼 수 있는 소중한 에너지원이다. 하지만 에너지로 사용하기 위한 전처리 공정의 경우 기존에는 슬러지를 건조하는데 오히려 많은 에너지가 필요하고, 과정에서 침출수, 악취, 해충 등 2차 오염이 발생하는 것이 문제점으로 지적돼 왔다. 센터가 개발한 전처리 공정은 저온·가압 열가수분해 반응(250℃, 40atm 이하)으로 유기성 슬러지를 탄화물과 탈리액으로 고액분리 하게 된다. 탈리액은 혐기소화 공정을 통해 바이오가스로 전환하는 것이 전체 공정이다. 탄화물은 RDF로 활용이 가능하다.

온실가스를 줄이는 기술도 센터가 주력하고 있는 분야 중 하나다. 센터는 N2O와 NOx를 동시에 저감할 수 있는 저온 SDR 촉매를 개발했다. N2O는 온실가스 중에서도 이산화탄소의 300배가 넘는 온실효과를 일으키는 지구온난화 주범이다. 센터는 현재 전량 수입에 의존하고 있는 N2O 저감촉매를 자체기술로 개발하는데 성공했다. 자체 시험 결과 350℃ 이하 온도에서 N2O는 100%, NOx 80%나 줄어든 것으로 나타났다.
센터는 지난 8월부터 SK에너지의 ‘무공해 석탄 가스화 기술개발’과 포스코의 ‘석탄 이용 합성천연가스(SNG, Synthesis Natural Gas) 신공정 개발 및 설계기술 국산화’ 과제에 참여하고 있다.

정부가 추진 중인 ‘신성장동력 스마트 프로젝트’의 하나로 추진되는 이번 사업은 저비용 고효율 가스화기 개발과 합성가스를 활용한 SNG 공정 설계 기술 및 핵심 요소 기술 확보를 목표로 하고 있다. 석유의존도가 높은 포스코와 SK에너지가 저렴한 석탄으로 석유와 가스를 얻어내고, 이산화탄소는 줄이기 위한 본격적인 투자에 나선 것이다.

SK에너지가 전처리 공정인 ‘석탄가스화기’를, 포스코는 후처리 공정인 합성천연가스(SNG) 공정 개발을 추진한다. 이를 서로 연계해 개발 비용과 시간을 단축한다는 전략이다. 고등기술연구원을 비롯해 에기연, 화학연, 포스코건설, 대우엔지니어링, 서울대, 아주대 등 무려 19개 기업, 대학, 연구소가 참여하는 초대형 프로젝트다.


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