석탄을 고온·고압으로 가공, 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 가스로 만들어 터빈을 구동하는 석탄가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle)은 저가의 석탄을 연료로 하는 데다 발전효율도 높아 그린에너지로 부각되고 있는 기술이다.

정부는 현재 전력수요 증가와 석탄 이용의 지속화, 기후변화에 대응하기 위한 이산화탄소 저감의 필요성 증대로 IGCC 플랜트 시장의 급성장이 진행되고 있다고 분석했다.

오는 2030년 IGCC 시장은 용량기준 약 250GW, 약 8,300억달러에 달할 것으로 전망되고 있으며 현재 미국과 네덜란드, 독일이 과점하고 있는 시장에 일본과 중국이 가세하고 있는 것으로 파악하고 있다.

국내에서도 석탄 IGCC와 석탄가스화 플랜트 건설이 추진중으로 현재 2조원 규모의 국내 시장이 2020년에는 5~7조원 규모로 성장할 것으로 예상하고 있다.

특히 국내 중공업 기업과 에너지회사의 IGCC 시장 참여가 확대되고 있는 상황이다.

이에 대해 정부는 국내 건설 예정인 석탄가스화 플랜트의 설비와 국산화가 시급한 것으로 판단하고 있다.

향후 기후변화 협약에 대비해 IGCC와 CCS의 연계가 핵심기술이 될 것으로 예상되는 가운데 CCS 기술 개발 시 신규 석탄화력발전 기술의 상당 부분을 담당할 것으로 내다보고 있다.

정부는 300MW급 IGCC 실증사업을 통한 리스크의 최소화, 시장진입 기반의 조기 구축을 전략방향으로 잡고 해외 실증 가스화 기술을 바탕으로 상용급 플랜트의 건설, 설계, 제작기술을 조속히 확보한다는 방침이다.

또 핵심 단위설비 및 기자재의 국산화를 추진해 건설·운영비를 절감할 계획으로 실증 플랜트에 사용되는 주기성 교체 설비와 부품에 대해 우선적으로 국산화를 추진해 연관 플랜트 부품소재 산업으로 확대 재생산한다는 구상이다.

500MW급 격상 플랜트 설계 기술 개발과 시스템 표준화도 서두르고 있다.

국내 석탄화력 발전소의 설계 및 건설 운영에서 축적된 기술을 적용, 표준화를 통한 기술성, 안전성을 확보하고 이용률을 높여 건설비를 절감하는 한편 수출용 플랜트 기술로 특화한다는 전략이다.

정부는 플랜트의 종합적 설계 및 운영기술 확보와 함께 독자 모델 가스화기술과 핵심부품을 국산화하고 특히 IGSS와 CCS, SNG, FC, CTL 등의 조합을 통한 하이브리드 IGCC 플랜트 기술을 확보한다는 계획이다.

이를 통해 300MW급 IGCC 시장의 국내기반을 확보하고 500MW급 시장을 확대하는 한편, 석탄가스화 기술을 SNG와 화학 플랜트에도 적용할 방침이다.

특히 원료 제조 플랜트 시장으로 확대를 통해 고부가가치 석탄가스화 및 IGCC플랜트의 EPC 시장에 진입한다는 것이다.

가스화공정 원천기술을 가진 선진국 업체들이 독과점 시장 형성을 진행 중이다. 일본과 중국의 기술 급성장으로 경쟁이 심화되고 있어 보다 적극적인 대응이 요구되고 있다.

정부는 실증 사업을 통한 종합설계와 제작, 건설, 운영 기술을 바탕으로 2015년 이후 300MW급 IGCC 플랜트 시장에 진입한다는 목표 아래 IGCC 시장의 ‘패스트 팔로워(FAST FOLLOWER) 전략을 추진한다.

기존 석탄화력 발전소 경험을 기반으로 500MW급 격상 플랜트까지 표준화함으로써 한국형 IGCC 발전소의 표준모델을 개발, 시장경쟁력을 강화할 방침이다.

▲ 수원 석탄가스자원화 시험설비현장.

또 IGCC 부품산업을 육성, 국내 부품기술 능력을 확보함으로써 국내외 IGCC, CTL, SNG, GTL, DME 등 연관 플랜트 시장에 진출한다는 구상이다.

300MW급 IGCC 실증 플랜트는 2015년까지 실즐 플랜트의 설계, 제작, 건설 기술과 IGCC 운영기술 개발을 마치고 2030년까지 IGCC 연계 종합 실증단지를 구축한다.

가스화·정제 핵심설비 및 기자재 분야에서는 2015년까지 고유모델 가스화기와 고온탈황공정을 개발, 2030년까지 가스화기 및 저온·고온 탈황 상용기술을 개발한다는 계획이다.

원천 신기술을 적용한 공급설비와 내화물, 멤브레인 등 고효율·고신뢰도 핵심부품 역시 2015년 경 개발을 완료하고 2030년까지 개발부품을 플랜트에 적용한다.

핵심 단위설비와 기자재의 국산화도 2015년까지 완료할 예정이며 국내 파일럿 설비의 적용과 검출을 통해 2030년까지 50MW급 IGCC에 적용할 방침이다.

장기품목으로 분류된 500MW급 IGCC 플랜트 개발과 표준화는 2012년 이후 상용급 레퍼런스 플랜트의 개발과 역공학을 통한 구조와 기술적 원리 분석, 최적화에 착수 2015년까지 완료하고 2030년까지 500MW급 수출용 IGCC를 개발할 계획이다.

같은 시점에 레퍼런스 플랜트의 설계와 업그레이드 기술도 갖춘다.

하이브리드 IGCC 플랜트는 2012년 이후 IGSS와 CCS의 연계 공정, 청정 합성가스 이용기술, IGCC와 연료전지 연계공정 개발을 완료하고 2030년까지 IGCC와 CCS실증 플랜트, 대용량 실증 플랜트, IGCC와 연료전지 연계 실증 플랜트를 진행한다.