재열기 등 고품위화 기술 거쳐 고품질 석탄 생산
이와 관련해 한국남동발전(사장 허엽) 영흥본부의 석탄건조 실증설비는 산소가 없는 과열증기를 건조매체로 사용하기 때문에 온도가 높이 올라가도 발화가 되지 않는 장점이 있다.
김학빈 남동발전 영흥본부장은 “증기를 이용해 에너지를 직접 전달하면 에너지 효율은 상당히 높아진다”며 “영흥본부의 석탄건조 실증설비는 높은 엔탈피를 지닌 고온의 과열증기를 석탄에 직접 분사해 건조효율이 높다는 장점도 갖고 있다”고 밝혔다.
또한 “산업혁명 이후 에너지 전달 매체로 가장 많이 사용하는 것 중 하나가 증기”라며 “증기는 포화증기와 과열증기로 구분할 수 있는데 과열증기는 온도가 높아 에너지 전달능력이 뛰어나다”고 설명했다.
고품위탄 가격 상승·석탄 수급 불안정 대비 주력
석탄 가채년수는 점점 줄어드는 반면 개발도상국 석탄소비량은 급격히 증가하고 있어 석탄 수급 불균형과 가격 불안정이 예상되고 있다.
김학빈 본부장은 “이 상황에서 고품위탄 가격 상승과 수급 불안정에 대한 대비가 필요했다”며 “환경적으로 이슈가 되고 있는 이산화탄소 배출량 감소에 대한 해법을 찾고자 석탄건조 실증설비를 개발하게 됐다”고 말했다.
한편 과열증기 건조시스템을 활용한 저등급 석탄의 고품위화 기술은 크게 3가지로 나뉜다.
먼저 고온의 과열증기를 석탄에 직접 접촉시켜 수분을 제거하는 설비인 건조기가 있다. 건조기 내에서 고온의 과열증기는 석탄의 수분을 제거한 후 저온의 과열증기로 배출된다.
저온의 과열증기를 고온의 과열증기로 만들어주는 재열기의 경우 건조기에서 배출된 저온의 과열증기를 고온의 과열증기로 변환하는 역할을 담당한다. 이 과열증기는 건조기와 재열기 사이를 폐루프로 순환하게 된다.
마지막으로 재열기에 열원을 공급하는 유동상 보일러는 저열량 석탄을 연소해 고온의 연소가스를 재열기로 보내주는 설비다. 고온의 연소가스와 저온의 과열증기는 재열기에서 열교환이 이뤄진다.
김학빈 본부장은 “이 같은 과정을 통해 저품위 석탄의 수분이 제거되고 고품위 석탄이 탄생하게 된다”고 밝혔다.
고수분탄 업체 등과 협업시 비용절감 기대
현재 국내외 약 14종의 석탄건조기술이 개발 추진돼 일부 적용 중에 있지만 화재 위험성이 있고 운영비용이 높아 경제성의 문제가 야기돼 왔다.
김학빈 본부장은 “석탄건조설비는 유동상 보일러의 에너지원으로 저품위탄을 이용하기 때문에 저렴한 운영비로 운영할 수 있다”며 “컨베이어 형식의 건조기는 설비 확장성이 용이하고 유지 정비가 쉽다는 특징을 갖고 있다”고 말했다.
한편 4,500kcal/kg 저품위 석탄의 수분을 15% 건조해 5,600kcal/kg으로 고품위화 했을 때 일간 2,400톤 기준으로 연간 약 70만톤을 건조하면 약 82억원의 석탄 가치 상승효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다.
김학빈 본부장은 “현재 영흥본부 석탄건조설비는 본 설비에서 사용하는 연료를 전량 감당할 수 있는 규모가 아닌 일부분을 공급할 수 있는 실증설비”라고 소개했다.
때문에 “고품질로 향상된 석탄을 기존 고품질 석탄과 혼합해 사용하고 있다”며 “실증설비로 건조된 석탄이 본 설비에는 낮은 비율로 공급돼 환경 및 효율 측면에서 효과를 계량하기는 어렵지만 그 효과를 검증하고자 계획을 수립하고 있다”고 말했다.
이외에도 그는 인도네시아, 터키 등의 저열량·고수분탄 광산업체와 연계사업을 추진하거나 해외 저열량탄 사용 발전소(Mine Mouth) 건설 시 적용한다면 상당한 비용절감을 기대해 볼 수 있을 것으로 기대했다.
석탄건조설비 운영기술·이용률 제고 다짐
석탄건조설비 운영과 관련해 다각적인 검토가 현재 진행 중에 있다.
김학빈 본부장은 “단기적으로는 실증설비를 상업용 설비로 활용하기 위해 안정적 운영기술을 확보하고 이용률을 높이는 데 주력할 것”이라고 강조했다.
이는 석탄수급 상황이 어렵게 돼 고품위탄 공급이 어려울 경우 보다 유용하게 활용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.
김학빈 본부장은 “장기적으로는 남동발전에서 추진하고 있는 해외 발전사업에 적용함으로써 저가의 저품위탄을 연소할 수 있는 기술을 토대로 사업 경쟁력을 강화하고, 이를 기반으로 해외 발전사업 수주에 큰 역할을 할 것”으로 기대했다.
