석유자원은 지역적으로 상당히 편재되어 있다는 점 때문에 공급 및 가격의 불안정성을 충분히 내포하고 있다. 최근 석유수급이 비교적 원활하여 에너지수급이 원만하지만 중.장기적으로는 원유의 증산이 한계에 이르고 생산량 감소 현상이 일어나게 되므로 세계적으로 액체연료가 부족하리라 예상된다.
석탄액화 기술의 기본원리는 고체상태인 석탄을 액체연료로 전환시키기 위하여 고온 (430-460℃) 및 고압 (약 100-280기압)의 반응조건 하에서 수소를 첨가시켜서 생성물의 수소/탄소-비를 1.5 - 2.0 정도로 증가시킴으로써 에너지 밀도가 높고 수송 및 보관이 용이한 청정 인조원유를 제조하는 기술을 의미한다.
이 기술은 이미 세계대전 중에 독일에서 자국의 부족한 항공기 및 휘발유 연료를 충당하기 위하여 최초로 개발되었으며 현재는 미국, 일본, 영국, 서독 그리고 캐나다와 같은 선진국을 중심으로 경제성 향상을 위하여 국가적인 차원 하에서 반응조건의 완화와 품질개선을 위한 연구가 중점적으로 수행되고 있다.
특히 대표적인 석탄액화공정으로는 미국의 경우 촉매이단공정인 CTSL(catalytic two stage process)과 일본의 NEDOL 공정으로서 각기 DOE 및 New-Sunshine계획의 지원 하에 Pilot 규모로 개발되어 연구되고 있으며, 주요개발대상 핵심기술로는 반응효율의 극대화 및 최적화를 위한 고활성 신촉매 개발기술 및 공정최적화라 할 수 있다.
현재 석탄액화기술은 배럴당 35 달러 정도가 되지만 핵심기술개발 및 주변기술 (고/액 분리효율 상승) 을 통해 배럴당 25달러 정도로 낮추기 위한 연구를 수행 중에 있으며, 국내의 경우 한국에너지기술연구소에서 1kg/hr 용량의 연속식 액화 시험설비를 통해 반응 및 공정효율 개선연구가 수행되고 있다.
석탄가스화(coal gasification) 복합발전
1. 기술의 개요
가. 기술의 원리
ㅇ석탄으로부터 가연성 가스를 제조하여 이를 정제후 가스터빈 및 증기터빈 등을 구동하는 신 발전기술
나. 시스템 구성도
다. 기술개발경위
ㅇ70년대초 독일에서 환경문제를 줄이고 발전 효율향상을 위하여 석탄가스를 활용한 IGCC 발전을 운전
라. 보급기대효과
ㅇ석탄으로부터 국가적인 청정 에너지원 확보 가능
ㅇ차세대 청정 발전기술인 IGCC 기술확보로 국제 환경에 탄력적인 대처가 가능
2. 개발목표
종류＼단계별
'97～2001
2002～2006
석탄가스화 및 IGCC 기술
ㅇ 가스화복합발전 요소기술 확보
- 300MW급 IGCC발전시스템 개념
설계기술 확보
- 벤치급 가스화기 운전특성 기술확보
- 고온 정제장치 개발(PDU급) 및
파일럿 플랜트 설계
ㅇ 가스화 복합발전 실용화
- 300MW급 IGCC 설계기술 확보 및 장기간 운전, 신뢰성 확보
- 최적 IGCC 공정 평가능력 개발
- 요소기술개발 자립화
3. 국내투자 및 이용현황
가. 투자규모(기술개발) : 총 232억원 (정부 136억원, 민간 96억원)
(단위 : 백만원)
구분 연도
～'97
'98
'99
2000
계
정부지원
8,798
1,496
1,429
1,913
13,636
민간부담
5,952
1,601
1,274
767
9,594
계
14,750
3,097
2,703
2,680
23,230
* 석탄이용분야 지원과제 기준임
나. 국내 이용현황
ㅇ석탄가스화 복합발전시스템(IGCC)기술 Pilot Plant 기초 설계능력 확보
ㅇ석탄이외 중잔유, 폐기물을 활용한 가스화 플랜트 건설 검토
4. 국.내외 기술개발 현황
기술명
국 내
국 외
석탄가스화 및 IGCC 기술
ㅇ 벤치급 석탄가스화장치 개발 및
연속운전
- 3T/D급 건식 가스화로 설계,
설치 운전
- 0.5T/D급 습식 가스화로 개발,운전
- IGCC용 고온 및 중저온 건식
탈황 기술 개발중
- 기타 벤치급 순환유동층 가스화
기술 개발
ㅇ 가스화와 연료전지 복합기술인
IGFC 개발 추진
ㅇ 석탄이외 중잔유, 폐기물을
활용한 가스화 플랜트 건설 검토
ㅇ미국
- 160㎿급 실증연구 추진중
- DOE에서 Clean Coal Technology
프로그램으로 5개 프로젝트
(총915㎿) 추진중
ㅇ네덜란드 : 250MW 실증플랜트 건설 완료, 실증 운전중(‘94)
ㅇ일본 : NEDO 주관하에 9개 전력회사, 전력중앙연구소등 11개 법인으로 구성된 ‘IGCC기술 연구조합’을 발족시켜 ‘86년부터 국가보조사업으로 250㎿급 IGCC개발진행중
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