미래의 에너지산업을 위한 값진 노력
미래의 에너지산업을 위한 값진 노력
  • 안수정 기자
  • 승인 2013.08.26 13:17
  • 댓글 0
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인류의 지속가능 발전위한 화석연료 청정 사용기술 연구
[이슈메이커=안수정 기자]

[에너지의 날]  아주대학교 에너지공정연구실 김형택 교수

 

산업화 이후 급증한 대기 중 이산화탄소는 지구온난화 주범으로 꼽히며, 우리를 위협하는 이슈로 등장했다. 이에 세계 각국은 지속가능 발전을 위하여 인위적으로 발생되는 요소들이 범지구적 기후 변화를 초래하지 않도록 이산화탄소를 비롯한 대기 중 온실가스 농도를 안정화시키고, 지구 온난화에 따른 막대한 경제적 손실을 막는데 안간힘을 쏟고 있는 실정이다. 하지만 화석연료는 사용의 편이성, 저장의 간편성, 경제성 때문에 미래에도 필수적인 연료로 평가되고 있다. 따라서 경제성 있는 신재생에너지가 개발될 때까지 인류의 지속가능한 발전을 감안한 안정적 화석연료 사용을 위해서는 이산화탄소를 대기로 배출하지 않고 포집하여 저장하는 소위 CCS (Carbon Capture and Storage) 기술개발이 절실한 상황이다.

 

연구실 핵심과제 ‘이산화탄소 포집 및 저장 기술과 석탄가스화발전’

화석연료 활용의 기술적 원리에 대한 공학적 연구 및 시뮬레이션 툴을 이용한 개선 가능성 해석에 전념하고 있는 아주대학교 에너지공정연구실. 현재 연구실의 주력 연구 주제는 CCS이다. CCS는 쉽게 말해 발전소, 제철소, 시멘트 공장 등 화석연료를 대량으로 사용하는 CO2 발생지로부터 이산화탄소를 포집한 후 심해 등에 고압액체 형태로 저장하는 기술로서 현재 온실가스 문제에 대응할 수 있는 유일한 대안으로 평가된다. 특히 ‘지중저장’은 다른 방식에 비해 상대적으로 큰 저장 용량을 지니며 실증 설비가 현존하는 방식이다. 국내에서는 2000년을 전후로 CCS 관련 연구가 시작되었으나 ‘포집’ 분야에 연구개발이 집중되어 왔고 ‘저장’ 분야 연구는 상대적으로 경시되어 왔는데, 그 중에서도 특히 ‘광물탄산화’ 연구는 선진국에 비해 그 수준이 매우 낮은 실정이다. 이에 본 연구실을 주도하고 있는 김형택 교수는 “광물탄산화기술은 화석연료를 계속 사용하면서 CO2를 감축할 수 있고, 생성된 탄산염은 열역학적으로 안정하기 때문에 장기적인 처분이 가능하며 대기로 누출될 염려가 없습니다. 또한 원료 광물이 풍부하고, 부가가치를 갖는 부산물을 생산할 가능성이 있다는 장점이 있죠”라고 광물탄산화기술의 중요성과 효용성을 강조하였다. 실제로 연구실은 지중저장 기술이 처리비용, 반응속도, 기술의 미성숙으로 인한 환경오염 등의 문제를 안고 있다는 점을 인식, 토종 광물인 사문석에 탄소를 저장하는 기술을 개발했다. 더불어 지중저장의 문제인 이산화탄소의 지표 유출에 의한 인간과 생태계 위협, 수층 교란 및 지하수 자원 고갈과 같은 잠재적 위험성을 해결하기 위해 여러 종류의 지질층을 모사할 수 있는 이산화탄소 반응 실험 장치를 자체 설계로 설치하여 영구고정화에 대한 특성을 파악하고. 지중저장 시 가장 적합한 지질구조, 주입상태를 밝혀내는 연구를 진행하고 있다.

CCS와 더불어 연구실은 석탄가스화발전 (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle) 분야를 국내 최초로 개척하여 20 여 년 동안 연구를 수행하고 있다. 최근 청정석탄 이용기술의 핵심으로 떠오르는 IGCC는 석탄을 고온·고압 아래에서 산소 및 수증기와 반응시켜 합성가스(CO, H2)를 생산하고, 이를 원료로 복합발전을 하는 이용한 친환경 청정석탄발전 기술이다. 이는 기존 미분탄발전소에 비해 효율이 높고 공해배출이 적은 게 장점이다. 연구실은 현재 석탄가스화기 운전시 발생하는 재(ash) 성분에 의한 운전 장애현상 규명 및 제어방법과 초청정 석탄의 촉매 가스화 반응 메커니즘 규명에 대한 연구와 저등급 석탄의 특성 해석을 통한 건조·안정화 메커니즘 개발 및 통합 모델 연구 구축 등 IGCC 상용화를 위해 값진 땀방울을 흘리고 있다.

 

신에너지 기술개발은 ‘장기적 에너지 확보’

김형택 교수는 ‘에너지’라는 단어가 우리 사회에 생소했던 시절부터 우리가 ‘에너지의 위기’를 피부로 체험하고 있는 현재까지 에너지 외길을 걸어온 인물이다. 30여년간 에너지 분야에 몸 담아온 김 교수는 최근 ‘시대적 요구’에 발맞춰 (사)한국신·재생에너지협회 석탄가스화 협의회장, 한국에너지기후변화학회 회장직을 수행하면서 에너지 관련 노하우를 바탕으로 신진연구자를 교육하고, 합성천연가스(SNG)의 국내 산업 정착을 위한 다각도의 활동을 펼치고 있다. SNG사업은 비교적 가격이 저렴한 석탄을 가스화해서 LNG와 동일한 품질의 가스를 생산하는 것으로, 기존 LNG를 대체할 수 있다는 점에서 전 세계적으로도 관련 기술개발이 한창인 것이 특징. 하지만 우리나라는 SNG 관련 기술이 확보됐음에도 불구하고 도시가스사업법이 이를 인정하지 않아서 사업을 진행하기가 어려운 실정이다. 이에 김 교수는 “SNG사업은 국내 가스 수급 상황을 유연하게 만들어 줄 수 있는 기술적 대안이며, 자원이 없는 우리나라에서 발전연료를 다변화할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있습니다. 때문에 SNG사업이 국내 시장에 진입하기 위해서는 도시가스사업법상 법적 지위가 부여되어야 합니다”라고 강조했다. 신에너지 기술개발이 ‘위기해소용’이 아닌 장기적인 에너지 확보 관점에서 확고한 정책기조로 자리 잡아야 한다는 뜻으로 해석된다.

인터뷰의 말미, 기자는 ‘시대적 요구’ 라는 명분으로 자신의 역할 범위를 확대한 그의 의중을 들을 수가 있었다. “신재생에너지는 경제원리 만으로는 풀어갈 수 없는 문제입니다. 신재생에너지가 시장에 진입하려면 기술도 있어야 하지만 금융기관, 일반 소비자, 연구단체 등의 관심이 필요하고, 이 모든 것을 융합해서 생각할 수 있는 능력이 필요하죠. 즉, 한 우물만 깊게 파고들어가는 것보다 관심을 다양한 방면으로 돌리고 소통하여 합의를 이끌어내는 작업이 필요한 시기입니다.”


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