UCG – Underground Coal Gasification( 지하석탄가스화)기술."갈탄의 가스화"기술과 함께 합성가스 생산 상업화의 유효한 기술로기대

 

 

. is a diversified energy company focused on creating value from its resources to provide a range of cleaner energy solutions. The world leader in Underground Coal Gasification, (UCG) and Gas to Liquids, (GTL) processes, Linc Energy can economically convert deep 'stranded' coal into valuable energy such as cleaner synthetic diesel and cleaner power generation. As oil prices climb and global oil demand increases, Linc Energy can also apply its Underground Coal Gasification (UCG) processes to Enhanced Oil Recovery to extract ‘stranded’ oil from near-depleted reservoirs.

 

Linc Energy is uniquely positioned to provide coal-rich, oil-poor nations with energy solutions using its diversified approach to creating valuable energy solutions. Find out more today - Linc Energy - Fueling Our Future

 

 

 

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At Linc Energy, we offer a cleaner, more affordable and safer energy alternative to reliance on foreign oil and gas supply and we can do it using a country’s domestic resources.

 

How? Through our proven, world-leading underground coal gasification (UCG) technology, which - when applied to Linc Energy’s downstream applications such as Gas to Liquids (GTL), power generation and Enhanced Oil Recovery (EOR) processes - can provide a long term, inter-generational, reliable and affordable alternative energy resource.

 

Linc Energy has spent over a decade perfecting these world-class technologies and we are now taking them to the world. Our goal is to empower nations to be energy self-sufficient.

 

Linc Energy has successfully combined and demonstrated UCG and GTL technologies at ourChinchilla Demonstration Facility in Australia.

 

Since the Demonstration Facility was established in 1999, we have developed and operated five successive UCG gasifiers and a GTL pilot plant. We have refined the process to a point where we can produce syngas in around 60 minutes, from coal seam to output.

 

 

 

How UCG works

 

Underground Coal Gasification (UCG) is the process of extracting coal from the ground without mining it in the traditional sense.

 

In the simplest terms, the coal is heated and transformed underground to produce a synthesis gas (syngas), which is extracted through a well and utilised for power generation or as feedstock in the production of liquid fuels, fertilisers, or other chemical products.

 

View Linc Energy's UCG animation here. 

 

 

 

- See more at: http://www.lincenergy.com/underground_coal_gasification.php#sthash.EZBWMMPF.dpuf

 

 

 

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지하석탄가스화(UCG) 시장

The Underground Coal Gasification

발행일 2012년 10월 상품 코드

US $ 11,618 ￦ 12,029,200 PDF by E-mail (Global Site License - Includes Free Datasets)

주의 : 본 보고서는 디지털 저작권 관리시스템(DRM) 장착 파일로 처음 인증 받은 PC에서만 이용이 가능하며, 인쇄도 인증 받은 PC에서 1부만 가능합니다. 기타 자세한 사항은 문의하여 주시기 바랍니다.

 

 

 

한글목차

영문목차

Press Release

지하석탄가스화(UCG, Underground Coal Gasification)는 지하 심층부에 있어 채취하기 어려운 석탄을 고가의 합성가스로 가공하는데 적합한 청정하고 안전한 저가의 기술입니다. 이 기술은 발전 및 가스의 액화에 이용되는 세계의 석탄 매장량을 큰폭으로 증가시킬 가능성을 가지고 있습니다. 석유가격의 상승, 세계 에너지 수요의 증가와 기술 향상(특히 굴착)이 맞물려 최근 UCG 산업에 대한 관심은 높아지고 있으며, 많은 국가는 각국의 UCG 산업에 대한 투자를 확대하고 있습니다. 2012년 세계 지하석탄가스화(UCG) 시장의 가치는 57,000만 달러에 이를 것으로 예측됩니다.

 

승용차 및 경량자동차(LDV : Light-duty Vehicle)용 디젤엔진 시장에 대해 조사분석했으며, 세계 및 주요 국가의 판매대수 및 보급률 예측, 시장 성장 촉진요인·저해요인 분석, SWOT 분석, 주요 기업 개요 등을 정리하여 전해드립니다.

 

제1장 개요

 

제2장 지하석탄가스화(UCG) 시장 소개

 

지하석탄가스화 산업의 역사

지하석탄가스화 프로세스

UCG 기술 & 합성가스의 이용

세계의 석탄 매장량

UCG 프로젝트·생산량

제3장 세계의 지하석탄가스화(UCG) 시장

 

세계의 UCG 시장 예측

세계 주요 국가의 UCG 시장 예측

세계 주요 국가의 UCG 시장 점유율 예측

세계의 UCG 시장 촉진요인 및 저해요인 요약

세계의 UCG 시장 촉진요인

방대한 자원·세계의 매장량

에너지 안보

낮은 자본 지출

저렴한 최종 제품

세계 UCG 시장의 저해요인

지하수 오염

지반침하

자금 부족

기타 에너지원과의 경쟁

제4장 주요 국가의 지하석탄가스화(UCG) 시장

 

중국 시장 예측

석탄 매장량

UCG 개발

UCG 촉진요인 및 저해요인 요약

UCG 시장 분석

UCG 시장 예측

호주 시장 예측

캐나다 시장 예측

미국 시장 예측

폴란드 시장 예측

파키스탄 시장 예측

인도 시장 예측

방글라데시 시장 예측

영국 시장 예측

헝가리 시장 예측

뉴질랜드 시장 예측

기타

제5장 지하석탄가스화(UCG) 시장의 PEST 분석

 

정치

경제

사회

기술

제6장 전문가 견해

 

Ergo Exergy Technology Inc.

UCG Association

Cougar Energy Limited

제7장 주요 기업

 

제8장 결론

 

제9장 용어

 

도표

 

KSA

Visiongain 에서 2012년 10월 에 발행한 「지하석탄가스화(UCG) 시장」 보고서는 영문 145 Pages로 구성되어, ￦ 2,662,000 로 구매 가능합니다.

 

 

 

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0|2012.06.30.

호주의 UCG기술(지하석탄가스화 기술)개발 현황

 

□ 개요

 

- 석탄층에 있는 가스의 산출방법으로 지하석탄가스화(Underground Coal Gasfication)기술이 있음. 본 보고서에서는 호주에서의 UCG 개발 현황에 대해 그 개요를 보고함.

 

□ 호주에서의 UCG의 기술개발 현황

 

- UCG는, 예로부터는 러시아에서 가스 생산의 하나의 방법으로 이용되었고, 미국에서는 20세기 초기의 가스 생산방법으로서 이용되어 왔음. 호주에서도 2000년 이후 몇몇 UCG 프로젝트가 굴삭기술의 발달(수평갱의 굴삭기술) 등을 응용하여 보다 효율적인 합성가스 생산이 가능하다는 것을 실증하고 상업화를 목표로 하고 있음.

 

- 호주에서의 UCG 개발은 퀸즈랜드주가 선구적임. 여기서는 UCG의 기술개발을 호주연방과학산업연구기구(CSIRO)가 기초연구분야 등에서 지원하고 있음. 또 퀸즈랜드주정부는 주(州)내에서의 UCG 개발과 관련한 기초 데이터의 취득, 평가작업을 실시하며 향후의 UCG 상업화를 위한 규제 등의 제(諸)준비도 실시 중임.

 

- 현재, 호주에서 UCG의 상업화를 위한 사업활동을 실시하고 있는 곳은, Carbon Energy사, Linc Energy사, Cougar Energy사가 있으며, 이 밖에도 Central Petroleum사, Liberty Resources사, Syngas Limited사 등도 UCG 사업을 추진 중임.

 

- UCG에서 생산되는 합성가스의 예로서 Carbon Energy사의 합성가스(Syngas)의 구성성분은, 질소(약 40%), 수소(약 20%), CO2(약 20%), 메탄(약 11%), 일산화탄소(약 3%)임.

 

 

합성가스는 정제과정 등을 거친 뒤 도시가스(메탄), 비료용(질소 등), 메탄올 정제용, GTL(메탄성분에서의 경유, 나프사 등의 제조), 발전용 등의 가스소스로서의 활용이 기대되고 있음.

 

- 호주에서 갈탄의 가스화 기술 등과 함께 UCG가 합성가스 생산에 유효한 수단의 하나로 개발되어 상업화가 이루어 질 것으로 기대됨.

 

<목차>

1. 호주에서의 UCG의 기술개발 현황

2. UCG 컨셉 예

3. 퀸즈랜드정부의 UCG정책에 대하여

4. Carbon Energy사의 UCG 실증실험 현장에 대하여

5. 기타 UCG 현장을 방문한 소감 등

 

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우즈벡 정부, 지하석탄가스화(UCG) 사업 추진

주우즈베키스탄대사관

2013-09-18

 

ㅇ 우즈벡 정부는 관련 부처에 지하석탄가스화(underground coal gasification, UCG) 사업을 적극적으로 추진하도록 지시하였음.

 

- 이에 따라 금년 4월말까지 지하석탄가스화 기술 도입관련 제안서를 정부에 제출해야 하며, 이후 3/4분기 외국투자를 유치하는 사업계획서 및 사업 일정을 마련, 승인할 것으로 예상되고 있음.

 

- 특히 오스트레일리아 및 남아공 등의 외국기업을 유치할 것으로 전망됨.

 

ㅇ UCG 기술로 얻어지는 합성가스를 통해 전력 생산 외에도 윤활유·비료·약품관련 원자재로 사용될 수 있음.

 

* 현재 우즈벡내 ‘UzbekUgol’사가 석탄 생산의 98%를 차지하고 있고 계열사인 ‘Podjemgaz'사가 갈탄의 지하석탄가스 사업을 담당하고 있으며, 정부 추진 현대화 정책에 따라 2012년말 기준 전체 석탄 채굴량 3.85백만톤에서 2021년까지 17.2백만톤까지 확Website by BBJ Marketing

 

 

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2009.3 20

[호주 지중석탄가스화 시험가동에 관한 최근동향]

 

호주의 Linc Energy Limited사는 친칠라 지역에서의 지중 석탄 가스화 공정(Underground coal gasification, UCG)에 관한 세 번째 시험가동에 대한 최근 결과를 발표하였다. 이 프로젝트는 2008년 8월에 시작하여 거의 7개월 동안 계속 진행되고 있으며, 지금까지 UCG 공정으로 최장기간 진행된 시험가동이 되었다.

 

이 공정은 공기를 주입하고 대략 10기압에서 가스를 생산해 낸다. 현재 공정 중에 주입되는 스팀이나 물은 없지만, 상황에 따라 사용할 수 있도록 되어 있다. 본 시험가동의 주요 목적은 충분한 질과 양의 합성가스를 공급하는 것을 시연하는 것으로, 이를 통해 천연가스 액체석유화(Gas To Liquids, GTL)를 실현하게 된다.

 

7개월 간의 시험가동을 통해, 발전기는 안정적으로 가동하였으며, 일정한 양과 질의 가스를 생산했다고 Linc사는 밝혔다.

 

가스는 전형적인 조성인 (질소를 제외하고) 수소 32%, 일산화탄소 17% 및 메탄 18%로 구성되어 있다. 수소/일산화탄소 비율은 1.81로 Linc Energy사의 GTL 공정에 이상적인 조성을 갖고 있다.

 

세 번째 UCG 발전기의 가동을 시작하면서, Linc Energy사는 대략 2,000톤의 석탄을 가스화하였고, 5백만 Nm3 이상의 합성가스를 생산하였다.

 

세 번째 발전기 가동으로부터 얻어진 정보는 UCG 공정에 대한 이해의 폭을 넓혀 줌으로써, 기술 모델의 정당성을 입증하고 상업 규모의 UCG 발전기 성능을 예측하는데 이용될 수 있으며, 동시에 발전기를 효과적으로 운용하기 위한 운전조건을 찾는데 이용되고 있다.

 

이번 기술 모델링의 범주에는, 시간에 따른 석탄 소비량의 정확한 예측과 가스화 모델과 발전기의 물리적 크기 및 다른 물리적 인자들을 연계시키기 위한 물리적 모델기법이 포함되고 있다.

 

Linc사에 따르면, 네 번째 발전기의 설계가 진행되고 있으며, 상업규모의 생산율은 UCG 발전기 1기당 연간 5PJ에 달할 것이라고 한다.

 

가장 최근의 획득 정보와 기술은 새로운 반응기와 베트남 파일럿 프로젝트의 지상 설비에 적용될 것이다

 

베트남 UCG 시험가동 프로젝트는 현재 진행되고 있으며, 이를 위해서 베트남의 VINACOMIN, 일본의 Marubeni Coal Pty Ltd 및 Linc Energy사가 협력하고 있다. 시험가동을 위한 지역이 이제 선정되었으며, Red River Delta 내 하노이의 남동쪽 60km 떨어진 곳이다.

 

이는 60일 동안의 가스 생산을 포함하는 1단계 프로그램을 12개월 내에 완료시키려는 의도이다. 본 단계의 목표는 지중 가스화를 위한 Red River Delta 석탄의 적합성을 판단하는 것이다.

 

만약 성공한다면, 프로젝트에 참가하는 회사들은 2단계 프로그램에 진입하여, 베트남에서의 전력 생산에 필요한 합성가스를 공급하기 위한 상업 규모의 UCG를 개발하게 될 것이다.

 

Linc Energy사는 현재 우즈베키스탄의 Angren에 소재한 주식회사인 Yerostigaz사의 지분 중 대부분인 74%를 보유하고 있다. Yerostigaz사는 1961년에 설립되었으며, Angren 발전소에서 사용할 합성가스(syngas)를 생산하고 있다.

 

Yerostigaz의 UCG가동으로 1961~1965년 동안 시간당 대략 16만 ㎥의 합성가스를 생산하였다. 생산된 모든 합성가스는 Angren 발전소에 공급되었다.

 

현재 Yerostigaz사는 매일 1백만㎥의 UCG 합성가스를 생산하여 보급하고 있으며, 이것은 Angren 발전소에서 사용하는 양으로 환산하면 매월 3천만 ㎥의 UCG 합성가스에 해당한다.

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UCG (지하석탄가스화) 컨퍼런스 개요 .싱가폴. 2013.11.22

 

ㅡ컨퍼런스 개요ㅡ

 

석탄 가스화와 화학제품 생산

석탄 가스화 시장 전망

아시아 석탄 가스화 시장의 기회

석탄 가스화 기술의 발전

석탄 가스화와 화학제품 생산

석탄 가스화와 LNG

지하 석탄 가스화(UCG)

석탄 가스화 금융 및 합병사업

석탄 가스화 복합발전(IGCC) 발전소

석탄 가스화와 가스 액화유(GTL)

석탄 가스화와 비료 생산

석탄 가스화 복합발전

 

석탄 기술 합병사업 및 계약

 

아시아의 전력, 비료 및 화학제품 생산용 가스 수요 확대 활용

 

"???석탄과 천연가스에 의한 합성가스는 2011년부터 2020년까지 전망되는 세계 원유 수요 증가의 최대 30-40%를 대체할 수 있을 것입니다.(Nomura)" - CNBC(2013년 6월)

 

IBC가 주최하는 석탄 가스화 컨퍼런스는 석탄 가스화 기술에 대한 투자 및 도입 기회를 확인하는 이벤트입니다. 이 컨퍼런스에서는 석탄 가스화 투자자 및 사업자, 탄광주, 전력/비료/화학제품 기업 등 합성가스 사용기업, 기술 및 투자금융업체가 한자리에 모여 이 성장 분야가 직면하는 중요한 문제에 대해 논의합니다.

 

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석탄 가스화는 상업적으로 입증된 프로세스임을 알고 계십니까?

 

 

석탄 가스화는 상업적으로 입증된 프로세스인 한편, 여전히 몇가지 의문점이 존재합니다.：

 

석탄 가스화 프로젝트에 필요한 투자란?

선불비용이 높은 석탄 가스화 프로젝트는 어떻게 자금 조달에 성공하는가?

아시아의 투자 기회는 어디에 있는가?

합성가스 화력발전과 비료 및 화학제품 산업용 원료 시장이란?

개발가능한 지하 석탄 가스화(UCG) 블록은?

IBC가 주최하는 석탄 가스화 컨퍼런스에 참가하여 아시아 석탄 가스화의 미래를 여시기 바랍니다

 

2013 © IBC Asia (S) Pte Ltd | 한국어 공식사이트 운영 : IBC Asia 파트너 (주)글로벌인포메이션  

 

 

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Energy한국가스신문, 2007/08/23 (목)

 

"濠 링크에너지·日마루베니·베트남 국영회사"

 

땅 속 깊이 매설된 석탄을 지하에서 가스화해 추출하는 기술을 보유한 호주의 링크에너지와 일본의 마루베니는 최근 베트남 국영석탄회사와 공동으로 석탄가스화 프로젝트를 추진한다. 채취한 합성가스는 가스화 복합발전용으로 사용하는 외에 디젤오일 생산과 일본 수출용으로 활용할 전망이다.

 

링크에너지가 보유하는 지하석탄가스화기술은 지하에서 석탄을 불완전연소시키는 것으로 일산화탄소와 수소의 혼합가스를 추출해 가스화 복합발전 등에 활용한다. 3개사가 사업화를 위해 기본각서를 체결했으며 사업비는 알려지지 않았지만 40kW 규모의 발전설비 건설을 계획하고 있다.

 

베트남 국영석탄회사는 이번 프로젝트에 자사가 보유한 하노이시 교외 송코이강 델타지역의 석탄을 활용하게 되며 이 지역 석탄은 추정매장량이 약 300억톤으로 대규모지만 지하 약 200m에 매장돼 있어 채굴이 어려웠다

 

 

 

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q 첨단기술정보분석 1
ReSEAT 프로그램(http://www.reseat.re.kr)
지하 석탄가스화 기술

한국과학기술정보연구원
전 문 연 구 위 원 박 태 준
(tjpark2@reseat.re.kr)

 

1. 서 론
○ 지하석탄가스화(UCG: Underground coal gasification)기술은 지하에 매
장된 석탄을 행렬로 된 깊은 공간(matrix wells)과 지하 석탄 층 사이
의 현장에서 가스화 하는 기술이다. 산화제인 공기 또는 산소가 지하로
유입되고 석탄이 연소하여 가스화반응이 일어나면서 가연성 합성가스
를 생성한다. 생성 가스는 지상으로 공급된 후 정제하여 산업 연료, 발
전 연료, 수소, 합성 천연가스, 기타 화학 공업 원료를 생산한다. UCG
기술은 전통적인 채광방식에 의존하는 지상의 가스화기술(Surface
gasification: fixed bed, fluidized bed, entrained flow)에 비해 투자비
와 운전비가 저렴하다는 장점이 있다.

○ 지하 석탄가스화기술은 광산개발과 채탄 인력과 설비가 필요 없고 석
탄의 수송, 저장 및 가스화장치가 필요하지 않은 탄광과 가스화의 혼합
기술이라 할 수 있다. 또한 지하 석탄가스화기술은 전통적인 회수기술
로는 경제성이 없어 활용되지 못하고 있는 석탄을 활용하기 위한 미래
선택이라 하겠다. UCG 기술의 강력한 호소력은 장기적으로 회수할 수
없는 석탄의 한계 매장량을 개발할 수 있는 잠재적 가치로 평가된다.
그러나 실용화 보급을 위해서는 시간을 요하며 대규모 상업화를 위해
서는 막대한 투자비가 소요될 것으로 전망된다.

○ 석탄은 석유 또는 천연가스에 비해 매장량이 훨씬 많다. 석유, 천연가
스 가채 매장량은 40~50년이나 석탄은 약 200년 이상의 가채 매장량을
보유하고 있다. 최근 자료에 의하면 전 세계 석탄 매장량은 약 18조 톤
에 달하며 이 중에 1/6이 경제성이 있는 것으로 평가하고 있다. UCG
기술 보급이 확대될 경우 장기적으로 석탄가채 매장량이 증가할 것으
로 전망된다.

 

q 첨단기술정보분석 2
ReSEAT 프로그램(http://www.reseat.re.kr)

2. UCG 개발 현황

○ UCG 기술은 1868년 독일 과학자 William Siemens 경에 의해 처음 제
안 되었다. 20년 이후 Mendeleyev가 뒤를 이었으나 1930년 까지는 큰
진전이 없었다. 1930년 소련의 Donesk 탄전에서 UCG 시험이 수행되었
다. 1970년 소련 연방은 6.6백만 톤의 석탄으로 250억Nm3의 지하석탄
가스를 생산하였다. 그 후 호주, 캐나다, 중국, 남아프리카 등지에서
UCG 시범 가스를 생산하였다. 현재 상업화 규모 UCG 플랜트는 우즈
베키스탄 Angren에서 가동 중이다. 가스화 산화제로 공기 주입식
(air-blown) 공정으로 합성가스 평균 열량은 3.1~3.5kJ/m3이다. 생성된
석탄 가스는 인근 Angren에 있는 Yerostigaz 400MW 발전소에 발전을
위해 공급하고 있다.

○ 가장 발전된 UCG는 호주 Chinchilla 발전소이며 경제성이 있는 것으로
평가되고 있다. 발전 단가는 1.5USCent/kWh인 것으로 나타났다. 캐나
다 Alberta에 위치한 Swan Hills의 파일럿 플랜트에서 UCG 합성가스
를 생산하였으며 현재까지 경험한 UCG 중에서 가장 깊은 1,400m 깊이
의 well을 뚫었다. 현재 전 세계에 약 50개의 UCG 파일럿 설비가 조
업 중에 있다. 1992~1998년 EU 국가(영국, 스페인, 벨기에) 공동으로
UCG 사업을 추진하였다. 개발목적은 활용하기 어려운 석탄자원을 상
업화하고 경쟁력이 있는 합성가스를 생산하여 발전, 연료, 화학제품을
개발하고자 하였다. 현재 세계 많은 국가들이 상업화 UCG 기술개발을
장기적으로 추진하고 있다.

3. 공정개요
○ UCG에 의해 생성되는 합성가스의 1차적인 성분은 H2, CO2 및 H2S이
다. 생성가스의 압력과 온도는 30~50bar, 300~500m 깊이의 탄층에서
반응온도는 아역청탄의 경우 500℃ 이고 역청탄의 경우 약 1,000℃이
다. 생성된 합성가스는 지표면에 도달하면 발전 및 화학 원료 생산을
위해 규격에 맞게 정제된다. UCG는 다양한 방법에 의해 생산될 수 있
다. 오래된 공법은 석탄을 현장에서 가스화하기 위하여 두 개의 수직
투입 정(injection well)과 생산 정(production well)을 사용한다. 설비

 

설치 절차는 3단계로 구성된다. 1단계는 투입 정과 생산 정을 지표면에
서 탄층가지 뚫고 이 두 well과 탄층 사이에 고도의 침투성 통로를 설
치한다.

○ 가스화반응 단계 이전에 투입구와 생산구의 연결 통로를 만든다. well
을 연결하기 위해서는 여러 가지 기술이 사용된다. 역 연소연결법
(RCL: Reverse Combustion Link), 전방 연소연결법(FCL: Forward
Combustion Link), HFEL 및 EIL연결법 등이 있다. 그 이외도 CRIPS,
Long and large tunnel gasification 및 two step UCG 등이 있다. RCL
연결 법은 산화제 공기를 한 well에 주입하고 석탄의 연소를 다른 well
에 연결해 화염이 산화제(공기) 쪽으로 전파되도록 연결한다. FCL 연결
법에서는 석탄은 투입 정에서 연소하고 화염은 생산 정 쪽을 향해 전
파된다.

○ 전방으로 가스화가 진행하는 동안 화염의 작업 진행 면은 점차적으로
배출구 쪽으로 이동하면서 석탄의 건조와 건류 반응영역은 더욱 짧아
진다. 전방위 가스화 반응이 완결 단계에서는 환원 구역은 역시 짧아진
다. 투입 정에 주입되는 산화제(공기)의 흐름은 화염이 RCL 또는 FCL
투입정의 밑바닥에 도달 할 때까지 투입 정의 흐름을 유지한다. 일단
well의 연결이 성공하면, 제2단계는 점화하게 된다. 가스화 단계는 석
탄과 투입 공기 또는 농축된 산소의 연소로 시작된다. 삼투 석탄층 가
스화 및 자연대류에 의하여 표면 가스화반응이 일어난다.

○ 가스화 반응은 공기 산소 및 증기 혼합물이 well을 통하여 강제로 석
탄층으로 들어 갈 때 일어난다. 석탄은 화학 반응을 통하여 합성가스를
생산하며 생성된 합성가스는 생산 정에서 회수된다. 지상에서 생성 가
스는 상업 이용을 위해 정제된다. 가스화반응이 진행되면서 지하 공동
(ground cavity)이 생기며 주변 지층에서 지하수가 공동(cavity)으로 흘
러 들어가며 가스화에 의해 국부적으로 지하수면이 떨어지게 된다.

4. UCG의 물리 화학적 거동

○ 본 연구는 가스 상에서 균일 반응에 의한 화학반응 탄소입자의 준 정상
상태의 연소에 관하여 검토하였다. 석탄가스화의 주요 반응은 건조, 열분

해, 연소 및 고체 탄화수소의 가스화반응이다. 이 같은 반응 과정은 지상
가스화(surface gasification) 과정에서 일어나는 것과 유사한 모든 반응이
일어난다. 화학 및 열역학적 관점에서 볼 때 UCG 공정은 지상 가스화기
의 운전과 유사하다. 석탄층의 벽면에서 일어나는 중요한 화학 반응은
탄소의 O2, CO2, H2O 및 H2와의 반응에 의해 석탄층 벽면에서 일어난
다. 반면 H2의 산화반응과 수성가스반응은 가스화과정에서 일어나다.'

○ 전체적인 UCG 공정은 강한 발열반응이며 연소구역에서의 반응온도는
간혹 900℃를 초과한다. 합성가스는 냉각되어 가스 생산과정에서
200~400℃를 유지한다. 연소 구역 주위의 고온 합성가스와 지하수의
높은 부력에 의해 지하수는 증기로 변환된다. 증기와 지하수는 UCG
연소 구역에서 증기 형태로 합성가스와 혼합된다. 건조 가스화 및 산화
영역을 지나면서 합성가스는 CO, H2 및 CH4를 생산한다. 이들 조성은
가스화 산화제로 산소 또는 공기 주입에 따라 달라진다. 열분해 반응이
진행되는 동안 열을 더 가해야 하며 석탄은 약 40%(dry basis) 손실이
발생한다.

○ UCG 공정에서 가스 이동은 농도의 분산에 영향을 줄 뿐만 아니라 연
소 영역에서 유체의 이동에 직접적으로 영향을 미친다. 또한 전체 가스
화 구역 내에서 가스화제의 확산을 제한한다. 따라서 가스 이동은 가
스, 고체 연소와 가스화 과정에서의 화학반응속도를 결정한다. UCG 과
정은 고온에서 석탄과 암석 덩어리 사이에서 가스화반응이 일어나 석
탄과 암석층을 형성하게 된다. 암석층의 내부 분자 구조는 다시 배열됨
으로 조직과 형태적인 모습은 달라지고 석탄과 암석의 물리 화학적인
특성도 변한다.

5. 향후 과제

○ UCG 공정의 특성은 기술 개발뿐만 아니라 자연적인 요인에 의해 많은
영향을 받는다. 무엇보다 석탄층의 지질 및 수문지질학에 관한 연구가
뒷받침되어야 한다. 특히 UCG 기술 응용을 위한 주요 인자들은 탄층
두께, 석탄을 둘러싼 지층들과 관련성이 있다. 또한 UCG 조업이 진행
되고 있는 지역의 지하수 구조도 파악하여야 한다. 석탄층과 침투하는
지하수압력은 UCG 공정의 운전에 영향을 미친다. 지하수압력은 산소

의 투입 압력과 가스화동공 속으로 흐르는 유량을 지배한다. 석탄층에
많은 대수층이 존재할 경우에 가스화공정의 동공이 침하되어 가스화
운전에 문제가 발생한다.

○ UCG 기술은 지상가스화(surface gasification) 기술에 비해 공정이 간단
하고 경제성이 있는 것으로 평가되고 있으나 아직도 기술적으로 극복
해야할 많은 해결 과제를 안고 있다. 특히 석탄층의 수문지질학
(hydrogeology)은 매우 중요하다. 과잉으로 침투되는 지하수는 공정을
비경제적으로 만들며 만일 가스가 지하수로 누설될 경우 환경 재해를
유발할 수 있다. UCG 가스화를 위해 산화제로 공기 또는 산소를 사용
할 수 있다. 공기 사용 시엔 저열량 가스를 생산하고 산소 사용 시엔
고열량 가스를 생산한다. 산소 사용 시엔 투자비와 운전비용이 고가이
므로 상업 개발에 장애 요인이 되고 있다.

6. 결 론

○ UCG 기술은 세계 많은 지역에서 수백 m에서 1,400m 깊이까지 well을
뚫어 가스화 작업을 할 수 있음을 입증하였다. UGC 기술은 지하 공동
에 CO2를 저장할 수 있는 공해 배출을 저감할 수 있는 최단 경로이다.
또한 UCG는 지상 가스화기술과 같이 가스화 장치가 불필요하며 지상
가스화 장치보다 투자비가 저렴하다. 특히 채탄 인력과 채탄 설비, 석
탄의 저장과 수송이 불필요하다. 이 같은 장점이 있음에도 불구하고
UCG 기술은 아직도 상업화 보급을 위해 아래와 같은 기술의 불확실성
을 내포하고 있다.

○ 아직도 기술이 폭 넓게 개발되지 못하고 있다. UCG 합성가스는 천연
가스에 비해 조성이 일정치 않으며 또한 지층의 침하 및 대수층의 오
염의 우려가 있다. 시추 예정지의 평가를 위해 많은 비용이 소요 된다.
생산된 합성가스를 수요처에 공급하기 위해서 막대한 수송비가 소요된
다. 따라서 많은 국가들은 상업화 계획 추진을 위해 면밀한 검토를 진
행 중이다. 특히 석탄 매장량의 크기는 상업화 UCG 공정 개발을 위한
핵심 인자이다. 기술 개발을 위한 두 번째 주요 인자는 생성가스의 판
매 시장이다. 만일 시장이 UCG 현장에서 근거리에 위치할 경우 경제
적인 가스수송이 가능할 것이다. 특히 UCG 기술개발을 위해 기술적으

의 투입 압력과 가스화동공 속으로 흐르는 유량을 지배한다. 석탄층에
많은 대수층이 존재할 경우에 가스화공정의 동공이 침하되어 가스화
운전에 문제가 발생한다.

○ UCG 기술은 지상가스화(surface gasification) 기술에 비해 공정이 간단
하고 경제성이 있는 것으로 평가되고 있으나 아직도 기술적으로 극복
해야할 많은 해결 과제를 안고 있다. 특히 석탄층의 수문지질학
(hydrogeology)은 매우 중요하다. 과잉으로 침투되는 지하수는 공정을
비경제적으로 만들며 만일 가스가 지하수로 누설될 경우 환경 재해를
유발할 수 있다. UCG 가스화를 위해 산화제로 공기 또는 산소를 사용
할 수 있다. 공기 사용 시엔 저열량 가스를 생산하고 산소 사용 시엔
고열량 가스를 생산한다. 산소 사용 시엔 투자비와 운전비용이 고가이
므로 상업 개발에 장애 요인이 되고 있다.

6. 결 론

○ UCG 기술은 세계 많은 지역에서 수백 m에서 1,400m 깊이까지 well을
뚫어 가스화 작업을 할 수 있음을 입증하였다. UGC 기술은 지하 공동
에 CO2를 저장할 수 있는 공해 배출을 저감할 수 있는 최단 경로이다.
또한 UCG는 지상 가스화기술과 같이 가스화 장치가 불필요하며 지상
가스화 장치보다 투자비가 저렴하다. 특히 채탄 인력과 채탄 설비, 석
탄의 저장과 수송이 불필요하다. 이 같은 장점이 있음에도 불구하고
UCG 기술은 아직도 상업화 보급을 위해 아래와 같은 기술의 불확실성
을 내포하고 있다.

○ 아직도 기술이 폭 넓게 개발되지 못하고 있다. UCG 합성가스는 천연
가스에 비해 조성이 일정치 않으며 또한 지층의 침하 및 대수층의 오
염의 우려가 있다. 시추 예정지의 평가를 위해 많은 비용이 소요 된다.
생산된 합성가스를 수요처에 공급하기 위해서 막대한 수송비가 소요된
다. 따라서 많은 국가들은 상업화 계획 추진을 위해 면밀한 검토를 진
행 중이다. 특히 석탄 매장량의 크기는 상업화 UCG 공정 개발을 위한
핵심 인자이다. 기술 개발을 위한 두 번째 주요 인자는 생성가스의 판
매 시장이다. 만일 시장이 UCG 현장에서 근거리에 위치할 경우 경제
적인 가스수송이 가능할 것이다. 특히 UCG 기술개발을 위해 기술적으