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▲LNG발전소 오염물질 저감기술 내년 1월 현장실증. 픽사베이 |
LNG 발전은 석탄 발전에 비해 탄소를 적게 배출하지만 가동 초기 많은 오염물질을 발생시켜 2050년 탄소중립 실현에 한계가 있는 전원으로 지적됐다.
하지만 이 기술의 상용화가 앞당겨지면 LNG 발전이 신재생에너지 확대로 가는 가교전력(브리지전원)으로서의 역할과 함께 원전 등의 대체 전력으로서도 더욱 주목받을 것으로 분석됐다.
산업통상자원부 관계자는 13일 "LNG가동 초기에 발생하는 오염물질 저감기술을 연구개발 중"이라며 "내년 1월 해당기술에 대한 현장실증이 추진 가능하다"고 말했다. 이는 연구개발 기간을 당초 계획됐던 36개월보다 3분의 1이나 단축한 것으로 해당기술의 조기상용화 가능성이 열린 것이다.
문재인 정부의 신재생에너지 정책 추진 일환으로 석탄발전소 24기를 LNG발전소로 전환하는 등 LNG발전설비를 늘리고 있다. 지난해 말 기준 41.3기가와트(GW)인 LNG발전설비를 2034년까지 58.1GW까지 확대한다는 것이 정부의 계획이다.
그러나 LNG발전은 유가 변동의 영향을 직접적으로 받아 전력구입비용부담이 크다. 이에 정부가 한전의 적자해소와 전기료인상을 피하기 위해 LNG가동률을 낮춘 것이 문제가 됐다.
가동률을 낮추는 것은 곧 발전설비를 자주 꺼야 함을 의미한다. 문제는 재가동시 가스터빈을 돌리면 가동 초기 불완전연소로 인해 질소산화물, 일산화탄소, 미연탄화수소 등 오염물질을 집중 배출한다는 것이다.
실제 수도권 지역의 한 노후 LNG발전소 배출구를 통해 배출된 질소산화물(NOx) 배출량을 분석한 결과 가동 초기에 배출되는 NOx는 시간당 90.4kg으로 집계돼 정상가동 시 배출되는 시간당 38.7kg보다 약 2.3배 더 많았다.
가동을 지속적으로 한다는 전제 하에 LNG발전의 탄소배출량은 석탄화력발전의 1/3수준에 불과하지만 재가동을 잦은 경우에는 ‘친환경’과 ‘전력수급’의 두 마리 토끼를 모두 놓치게 된다.
가동률을 낮추기 위해선 가동을 자주 멈춰야 한다. 멈춰있는 발전소를 다시 가동하기 위해 가스터빈을 돌리는 과정에서 온도가 서서히 올라가는데 이 때 오염물질이 다량 발생하는 것으로 나타났다. 발전소에 설치된 탈질설비는 반응온도가 약 350도 까지 상승해야 정상 작동한다.
감사원에 따르면 수도권 지역 LNG발전소가 정상가동에 접어들기까지 짧게는 40분에서 길게는 141분까지 걸리는 것으로 나타났다.
LNG발전소 한 곳당 가스터빈을 재가동하는 횟수는 연간 800회에 이른다. 하루에 두세 번 꼴로 재가동을 한다는 뜻이다. 미국의 경우 LNG발전소 재가동 횟수를 줄이기 위해 24시간 풀가동을 원칙으로 한다.
문제의 심각성을 깨달은 감사원은 지난해 9월 산업부, 환경부 장관에 LNG발전소 가동초기에 다량 배출되는 대기오염물질 줄이는 방안 조속히 마련할 것 통보한 바 있다.
이를 해결하기 위해 한전 전력연구원, 한전 산하 발전 공기업 5사, 포스코 등은 36개월의 연구개발 기간을 두고 ‘LNG복합 대기오염물질 저감 광역 온도형 촉매 및 공정개발’에 착수했다.
해당기술은 가동초기 대기오염물질을 90% 이상 저감시킬 수 있으며 약 200도부터 반응해 10분 내에 탈질설비 정상운전을 가능케 한다.
연구개발 성과는 당초 예상했던 기간보다 빠르게 나타날 것이라는 게 산업부 관계자의 설명이다. 산업부 관계자는 "해당기술은 내년 1월 현장실증이 추진 가능하다"며 조기상용화에 대해 긍정적 입장을 밝혔다.
한전 관계자는 "지난해 12월부터 연구개발에 착수했으나 본격적으로 시작된 것은 올해 2월부터"라고 말했다. 내년 1월 현장실증을 하게 된다면 36개월 연구 기간을 약 10개월로 단축하게 되는 셈이다.
각 기관 뿐 아니라 기업도 대기오염물질 저감을 위해 애쓰고 있다. 포스코 에너지 역시 플라즈마 기화기를 직분사하는 기술 상용화를 추진 중이다. 산업부 관계자는 이에 대해 "올해 말까지 상용화를 계획하고 있다"며 "연구기간동안 배출되는 오염물질에 대해서도 다각적 접근을 통해 관리하고 있다"고 전했다.
대기오염물질 저감 기술의 조기상용화 가능성이 열리면서 그동안 외면 받았던 LNG발전이 친환경 에너지 전환과정에서 브릿지 전력의 역할을 다 할지 관심이 쏠린다.
한편 이충국 한국기후변화연구원 탄소배출권센터장은 "오염물질 저감기술이 개발된다고 해서 당장 큰 효과를 기대할 수 없다"면서도 "원전을 ‘보조’하는 역할에는 분명 한걸음 다가갈 것으로 기대한다"고 말했다.
yeonie@ekn.kr
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