발전소 탄소가 식물 먹이로…중부발전의 미래를 바꿀 실험

중부발전 탄소포집활용 초대형 실증사업 정부 예타 통과
화력발전 포집 탄소를 시설원예, 지속가능항공유 등에 활용
2013년 구축 이후 1만시간 연속 운전, 연간 3.5만톤 재활용
“효율 향상, 경제성 확보, 탄소 활용처 확대, 제도 정비 필요”

2050 탄소중립 실현을 위한 '탄소자원화' 기술 경쟁이 본격화하는 가운데, 한국중부발전이 국내 발전사 중 가장 앞서 있는 이산화탄소 포집·활용 기술을 기반으로 차세대 탄소포집활용(CCU) 산업의 중심축으로 급부상하고 있다.

충남 보령화력에 구축된 중부발전의 CO₂ 포집설비는 2013년 구축 이후 장기 연속운전 1만 시간 달성, 연간 3만5000톤의 CO₂ 재활용 등 국내 최대 규모 실적을 갖춘 실증 설비다. 최근 과기정통부의 'CCU 초대형 실증사업'이 예비타당성조사를 통과하면서, 중부발전의 CCU 인프라는 향후 지속가능항공유(SAF) 등 친환경 연료 생산 실증의 핵심 기반이 될 전망이다.

중부발전의 CO₂ 포집설비는 한전·발전5사, 민간기업, 학계가 참여한 정부 국책과제로 구축된 발전분야 대표 CCU 플랫폼이다.

포집공정은 보령 7·8호기 보일러에서 나오는 배기가스를 중부발전이 개발한 아민계 흡수제와 반응시켜 CO₂를 분리·포집한다. 이어 압축·정제·냉각 과정을 거쳐 액화 CO₂로 전환된다.

중부발전 관계자는 “1만 시간 이상의 연속운전으로 설비·운영 안정성을 검증했다"며 “국내 CCU 실증의 표준 역할을 수행 중"이라고 밝혔다.

포집된 이산화탄소는 계약된 반출업체를 통해 액화탄소 형태로 유통된다. 주요 활용처는 △시설원예(생육 촉진) 용접가스 △드라이아이스 △식음료(탄산수 등)등 일상 산업 전반이다.

즉, 중부발전은 석탄발전에서 나온 탄소를 산업 원료로 되살리는 '탄소 순환 경제'의 실증 모델을 이미 운영 중인 셈이다.

중부발전 포집설비는 발전 5사와 한전, 민간기업, 학계가 공동 참여한 국책과제로 개발됐다.

가장 핵심은 배기가스 속 이산화탄소를 선택적으로 흡수하는 '아민계열 흡수제'다.

보령 7·8호기 배기가스 직접 사용, 아민 흡수제를 통한 후연소 포집(Post-combustion), 압축–정제–냉각을 통한 액화 CO₂ 생산의 모든 공정은 하루도 멈추지 않는 발전소 특성상 고도의 안정성이 요구된다.

중부발전은 1만 시간 이상의 장기 연속운전을 성공하며 “계통운영과 병행 가능한 실증"을 입증했다.

발전 부문은 배기가스 조성비가 연료에 따라 크게 다르다.

중부발전은 저농도·고농도 배출원을 모두 경험한 국내 몇 안 되는 사업자다. 향후 산업계 확대 적용의 중요한 레퍼런스가 된다.

중부발전은 발전·산업 전반의 CCU 확산을 위해 연료별 포집기술 차이도 연구 중이다.

석탄은 배기가스 중 CO₂ 비중이 약 14%, LNG는 약 4% CO₂ 농도 차이에 따라 흡수제·공정 설계가 달라져야 한다.

또한 블루수소 생산처럼 개질 과정에서 CO₂가 발생하는 산업은 연소 후 포집(post-combustion)이 아닌 전연소(pre-combustion) 방식을 사용한다.

중부발전 관계자는 “현 CCU 기술은 석탄 기준으로 구축됐지만, LNG·수소·시멘트 등 다른 산업군으로 확장할 수 있는 기반 기술을 축적하고 있다"고 설명했다.

중부발전은 다양한 국가 프로젝트의 테스트베드로 참여하며 △심냉포집(Cold Capture) △그린올(Greenol)·메탄올 전환 연구 △전처리·후처리 공정 최적화 등 CCU 全주기 기술의 연계 연구를 수행하고 있다. 이는 이번 CCU 초대형 실증사업과도 맞닿아 있다.

지난달 과기정통부 국가R&D 총괄위는 '탄소 포집 및 활용(CCU) 초대형 사업' 예타 통과를 확정했다. 당초 신청 규모(국비 7396억원 등 1조1392억원) 대비 예산은 축소됐지만, 발전·철강 2개 분야가 최종 실증지역으로 선정됐다.

보령시는 이번 사업에서 발전소 배출 CO₂ → 지속가능항공유(SAF) 전환 실증을 맡는다.

보령에는 석탄 3050MW, LNG복합 1350MW가 밀집해 있어 대규모 CO₂ 공급과 실증 인프라 확보가 용이하다. 이번 사업을 통해 CO₂를 메탄올, SAF, 화학원료 등으로 전환하는 기술이 국가 단위로 검증될 예정이다.

CCU는 온실가스 감축이 어려운 발전·철강·시멘트 분야에서사실상 유일한 감축 대안으로 평가된다.

중부발전은 국내에서 가장 앞선 대규모·장기 실증 기반을 갖추고 있으며, 향후 SAF·메탄올 생산까지 확장되는 국가 CCU 인프라에서 핵심 실증 거점 역할을 맡게 된다.

중부발전 관계자는 “CCU 상용화를 위해선 기술효율 향상, 경제성 확보, 탄소 활용처 확대, 제도 정비가 필요하다"며 “국가 온실가스 감축과 탄소신산업 창출에 기여하는 발전분야 CCU 핵심기관으로 역할을 확대하겠다"고 밝혔다.

에너지업계 관계자는 “한국에서 '10년 이상 실증'을 말할 수 있는 곳은 보령이 유일하다. CCU 산업을 산업화하고자 한다면 반드시 필요한 기반자산"이라고 평가했다.

전지성 기자 jjs@ekn.kr