석탄가스화 복합발전⁕

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석탄가스화 복합발전

태안화력, 영남화력발전소를 필두로 기존 폐지계획인 발전소들을 2030까지 화력발전소 10기 이상을 가스화복합발전소(IGCC)로 대체할 계획(제2차 전력수급기본계획)인바, 가스화복합발전 기술이 기존 화력을 대체할 만한 새로운 대안이 가능한지 다음 항목을 중심으로 설명하시오.
[필요성, 원리, 구성, 특징(장단점), 파급효과 및 향후 전망]

개요

(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)

석탄가스화 복합발전은 석탄가스화로에서 석탄을 고온, 고압하에서 산소 또는 물과 반응시켜 가연성 가스(CO, H₂)로 전환하고 냉각, 정제(탈황 및 집진)한 후 이것을 연소, 가스터빈 및 증기터빈을 구동하고, 그 폐열을 폐열회수 보일러(HRSG: Heat Recovery Stem Generator)에서 증기를 만들어 증기터빈을 구동하여 발전하는 방식으로 열효율 향상을 통해 CO₂저감으로 인하여 환경성이 우수하여 국내에서도 많은 연구 중이다. IGCC는 이론적으로 50%(+연료전지)의 발전효율을 달성할 수가 있다.

우리나라에서 약 30%를 차지하는 석탄을 연료로 하는 화력발전은 타 발전원에 비해서 NOx, SOx, CO₂를 많이 배출하기 때문에 이에 대한 대안으로 IGCC발전을 통해서 고효율 발전을 통해 환경물질의 저감이 절실한 상황이다.

구 분	미분탄 화력발전	석탄가스화 복합발전
발전효율	37~40%	40~45%
환경오염물질	SOx: ~150ppm NOx: ~200ppm	SOx: 5~20ppm NOx: 15~30ppm
건설비용(300MW 기준)	3,500~4,000억원	4,500~5,500억원

특징

1) 발전효율이 높다. → 미분탄 방식에 비해 3~5% 향상, 이론상 발전효율 50%

2) 친환경적인 발전이다.

(1) NOx, SOx의 배출량을 현저히 저감시킨다.

→ 미분탄 연소방식에 비해서 SOx는 90% 이상, NOx는 75%이상, CO₂는 10% 이상 저감되는 것으로 보고되고 있다.

(2) 이산화탄소의 포집이 용이하다.

→ 이산화 탄소의 포집 및 저장을 적용하면 이론적으로 온실가스를 무배출을 달성하게 될 것으로 전망한다.

(3) 온배수량이 30% 정도 저감된다.

3) 연료로 저질탄 사용이 가능하다.

4) 석탄회 입자가 터빈의 블레이드 침식될 우려가 있다.

5) 블레이드 침식으로 효율저하의 가능성이 있다.

※ 현실적인 상황

미분탄 연소방식의 경우에도 대부분 후처리 방식으로 제거가 원활하게 되는 관계로 친환경성에 크게 효과가 없다고 한다. 또한 CCS(Carbon Capture & Storage)기술이 상용화되는데 20년 이상이 소요될 것으로 전망되고, 초초임계압 화력에 비해서 가격경쟁력이 없어 선진국에서도 IGCC 건설계획을 취소 또는 유보하는 방향이다.

★발전공학
최적 전원구성
수력학의 기본정리
수력발전소의 종류
유량의 변동과 그 표현
낙차(Head)
소수력 발전(Small Hydropower)
수력설비의 구성
비속도
수차의 선정
수차의 종류
캐비테이션(Cavitation)
양수 발전
수력 계산
–문제1
–문제2
–문제3
기력발전의 기본이론
기력발전의 열사이클
기력발전의 효율계산
–문제(X)
기력발전의 열효율 향상대책
–가압유동층연소-복합발전-방식
기력발전소의 구성
보일러의 종류
가스터빈 발전
복합사이클 발전
석탄가스화 복합발전
열병합 발전
기력발전소의 환경대책