한전 전력연구원(원장 배성환)은 한국서부발전(주), (주)PTK, 고등기술연구원, 영남대학교와 공동으로 석탄을 수소가스로 바꾼 후 연료전지를 통해 전기를 생산하는 ‘석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC)용 고순도 수소 생산시스템’을 개발했다.
석탄을 직접 태워 전기를 생산하는 기존 화력발전이나 석탄에서 합성가스를 만들어 발전하는 석탄가스화복합발전(IGCC)과 달리 ‘석탄가스화 연료전지 복합발전(IGFC)’은 석탄에서 만들어진 합성가스를 다시 수소가스로 바꿔 연료전지를 이용해 전기와 열을 생산하는 방법이다.
이 방법은 최대 60%에 이르는 연료전지의 높은 효율은 물론 석탄에서 배출되는 이산화탄소와 황산화물(NOx) 등 오염물질과 미세먼지 등의 배출이 거의 없는 친환경 고효율 발전기술로 온실가스 감축과 에너지효율 향상을 동시에 꾀할 수 있는 미래 유망 기술이다.
전력연구원은 석탄 합성가스에 포함된 일산화탄소, 황화합물, 미세분진 등을 제거해 99.99% 이상의 고순도 수소를 제조하는 공정을 개발하고, 시간당 160Nm3의 수소를 생산할 수 있는 IGFC용 석탄합성가스 정제 및 전환 설비의 구축을 완료했다.
석탄 합성가스에는 주성분인 수소 및 일산화탄소와 함께 소량의 수증기, 이산화탄소, 황화합물, 메탄가스 등이 혼합돼 있어 연료전지에 직접 사용할 경우 연료전지의 성능이 떨어지는 문제가 있다. 인산연료전지(PAFC)나 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 등 다양한 형태의 연료전지는 석탄합성가스 정제 및 전환 설비를 통해 생산되는 고순도 수소를 이용해 전기와 열을 생산한다.
전력연구원은 2018년 5월까지 한국서부발전(주) 태안화력본부 IGCC 플랜트의 석탄가스화 설비 및 100kW급 인산연료전지를 연계해 성능 실증을 수행함으로써 석탄 합성가스를 이용한 MW급 연료전지 발전을 위한 기반기술을 확보할 계획으로 석탄가스화 기술, 가스 정제 및 분리기술, 연료전지 제조기술 등 IGFC와 관련된 다양한 기술 개발과 보급을 통해 전력산업의 동반성장과 국내 전력산업의 해외시장 진출에 기여할 방침이다.
