석유와 가스에 자리를 내주고 사양길을 걷던 석탄이 석탄가스화라는 신기술을 만나 다시 한 번 중요 에너지원으로 떠오르고 있다.

석탄가스화는 석탄을 고온, 고압상태에서 합성가스(CO+H2)로 만들고 이를 이용해 합성석유(CTL), 합성천연가스(SNG), 전력(IGCC), 암모니아, 메탄올 등의 화학제품(CTC) 을 생산하는 석탄 연료화 사업을 말한다.

사실 석탄가스화는 정유, 비료, 화학산업에서 50년 이상 활용돼 왔고 35년 이상 전력 생산에 쓰여 왔다.

제2차 세계대전 당시 독일이 석탄을 이용한 석유 합성에 성공했고 이후 남아공이 인종차별에 따른 국제사회의 석유금수조치를 받을 때도 합성석유를 생산한 바 있다.

그러다 지난 70~80년대에는 두 차례에 걸친 오일쇼크 때 세계 각국이 석탄이용기술을 적극 개발하기 시작했으나 이어진 대규모 가스전 개발과 유가하락으로 석탄이용산업은 내리막길을 걸었다.

그러나 최근 사상 유례 없는 고유가에 따라 석탄이용산업이 다시 주목을 받는 데다 장차 수소경제시대의 수소 공급원으로서도 석탄이 부상하고 있는 것이다.

이는 석탄의 매장량이 여타 에너지원에 비해 풍부하고 그 분포에 있어서도 전 세계에 고르게 분포돼 있어 싼 가격에 안정적으로 조달할 수 있기 때문이다.

매장량에서 석유는 40년, 천연가스 60년이면 바닥이 나는 데 비해 석탄은 앞으로 130여년 정도 쓸 수 있다.

또 청정이용기술을 활용한 친환경적인 생산과 이용이 가능한데 특히 고순도의 이산화탄소를 경제적으로 포집 할 수 있어 CCS(탄소포집 및 저장Carbon Capture & Storage) 처리에 유리한 것으로 알려져 있다.

향후 기후협약에 의한 탄소규제가 강화되면 이산화탄소 감축 부문에서 경쟁력 확보가 가능한 것이다.

전 세계적으로 현재 150여개 플랜트가 가동되고 있으며, 신규 프로젝트도 20여개가 추진 중이다.

세계 석탄가스화산업의 규모는 오는 2015년까지 70%가량, 아시아 지역에서만 80%가량 증가할 것으로 예측된다.

특히 석유수급의 일상적인 불균형으로 인한 유가불안, 석유를 따라갈 수밖에 없는 천연가스 가격을 생각할 때 에너지 안보를 위해 석유와 천연가스 의존도를 낮출 수 있는 가장 현실적인 대안으로 석탄이용 기술이 논의되고 있다.

세계 최대 석탄부국인 미국은 2025년까지 중동산 원유수입을 75% 감축한다는 목표아래 대체에너지 개발에 적극적인 지원에 나서고 있으며 그 일환으로 각종 석유가스화 프로젝트를 활발히 추진 중이다.

미 정부는 이미 가동되고 있는 IGCC 2곳(250MW급), SNG 1곳(130만톤/년) 이외에도 IGCC 10여곳, SNG 10여곳, CTL 20여곳을 추진하고 있다.

일본역시 자체 기술개발과 실증사업을 정부가 주도해 진행하고 있으며 지난 2007년부터 IGCC 프로젝트 250㎿급 실증플랜트를 운전 중이다.

또 지난 1983년부터 2000년까지 이어진 CTL 프로젝트로 액화기술을 개발에 성공한 데 이어 자원에너지청, 도시가스협회, 도시가스사들이 SNG 사업의 타당성을 현재 검토하고 있다.

중국은 지속적인 고도성장에 따른 에너지 수요증가에 대비, 전략적 석탄 이용 계획을 수립하고 오는 2020년까지 석유 사용량의 10%를 대체한다는 방침이다.

이에 따라 한 해 CTL 3,000만톤, DME 2,000만톤, 메탄올 7,000만톤을 생산한다는 계획이며 내몽고 지역에 연간 300만톤 규모의 대규모 SNG 프로젝트를 추진하고 있다.

호주, 네덜란드, 영국은 CCS사업과 연계된 신규 IGCC 플랜트를 추진 중이며 인도는 대규모 CTL 사업의 정부 승인이 지난해 떨어졌다.

이밖에도 스페인과 네덜란드가 250~300㎿ 규모의 IGCC 플랜트를, 남아공은 하루 생산량 15만배럴짜리 CTL 플랜트를 가동하고 있다.

국내에서도 지난해 지식경제부가 선정한 ‘그린에너지산업 발전전략’ 9대분야에 IGCC(석탄가스화복합발전), CTL(석탄액화)을 포함시킨 바 있다.

또한 그린에너지 기술로드맵 15대과제에도 IGCC와 CTL, SNG 등 청정연료를 포함시켜 관련기술의 연구개발과 그에 대한 각종 지원을 추진하고 있다.

이밖에도 지난 2006년 시작된 서부발전의 ‘300㎿급 IGCC 실증 플랜트 운영기술개발’ 국책과제가 2014년까지 추진되고 있어 이를 통해 관련기술의 조기 국산화를 달성하고 국내의 노후 화력발전소를 순차적으로 대체해 나간다는 계획이다.

IGCC외에 CTL, SNG 분야는 아직 기초 연구개발 단계에 머물러 있다.

현재 하루 10톤의 석탄을 가스화해 합성석유 15배럴을 생산하는 국산 석탄간접액화 공정이 개발단계에 있다.

(그림) 석탄가스화 공정의 구조와 원리