수소·암모니아 발전으로 온실가스 연 644만톤 감축

한국전력공사

수소 혼소 가스터빈 주요 기술 개념도.

기존 발전시설에 혼소 기술 연구 활발
개발 완료되면 해외 사업화까지 가능

전 세계적으로 기후변화가 심화됨에 따라 각국은 탄소 저감에 명운을 걸고 국가적인 역량을 총동원하고 있다. 우리나라도 2030년까지 2018년 대비 온실가스 40% 감축을 목표로 다양한 대책을 마련하고 있다.

지난해 1월 발표된 제10차 전력수급기본계획에 따르면, 정부는 2030년 온실가스 배출 저감 수단으로 수소·암모니아 발전을 추가했다. 장기적으로 전체 전력 생산량에서 수소·암모니아 발전 비중은 2030년 2.3%에서 2036년 7.1%로 계획돼 기술 발전이 시급한 상황이다.

이에 우리나라 에너지 전환의 리더이자 발전 분야 탄소중립의 핵심기관인 한국전력공사는 이산화탄소를 배출하지 않는 청정연료인 수소와 암모니아를 발전 연료로 사용하기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다.

수소는 무색, 무취의 원소로 공기보다 가벼워 비행선, 로켓의 추진체 등 이미 산업에 널리 활용되고 있다. 비료로 사용되거나 삭힌 홍어회에도 포함된 암모니아는 연소 시 이산화탄소가 발생하지 않아 탄소중립 시대에 각광받고 있다. 또한 암모니아를 열분해하면 수소를 얻을 수 있어 수송이 어려운 수소의 단점을 보완하는 매개체 역할도 담당할 수 있다.

하지만 이들을 그대로 발전연료로 사용하기 위해서는 많은 난제가 가로놓여 있다.

한전은 수소 가스터빈 발전으로의 전환을 준비하는 차원에서 단계적인 기술개발을 주도하고 있다. 먼저 운영 중인 가스터빈 연소기의 하드웨어를 변경하지 않고, 수소 혼소가 가능한 최적 운전 기술을 발전사와 공동으로 개발하였으며, 지난해 말 15% 수소 혼소 최적화 운전 전략을 개발 완료했다. 나아가 운영 중인 가스터빈의 부분 개조를 통해 50% 이상 수소 혼소가 가능하도록 하는 기술개발 및 실증 사업을 발전사 및 가스터빈 제작사와 공동으로 수행 중에 있으며, 2027년 서인천 및 신인천 복합발전소를 대상으로 실증할 예정이다.

또한 한전은 암모니아 발전기술 개발을 위해 2022년 2월부터 발전 5사 및 민간 8사(두산에너빌리티, 현대중공업파워시스템, 포항산업과학연구원, 롯데정밀화학, SK 가스, Tenex Korea, GS 동해전력, 삼척블루파워)와 오는 7월까지 암모니아 20% 혼소를 위한 원천기술을 개발하고 있다.

기술개발이 완료되면 암모니아 혼소발전(석탄발전소) 시 연간 570만 톤, 수소 혼소 발전(가스발전소) 시 연간 74만 톤의 이산화탄소 감축이 가능하다. 이와 더불어 수도권 내의 친환경 발전설비 확보는 물론 해외 사업화까지 많은 부가적인 효과도 기대된다.