2009.
요 약 문
Ⅰ. 제목
저등급 석탄의 고품위화 기술개발
Ⅱ. 연구기획의 목적 및 필요성
□ 최근 석탄 가격이 급상승하고 있다. 화력발전소에서 사용하는 석탄가격이 지난 2007년 3월 $53/톤이던 것이 2008년 3월에는 $129/톤까지 치솟았고 열병합발전소에서는$200/톤이 넘는 가격으로 수입을 하고 있다.
□ 이렇게 된 이유는 젓국, 인도 등이 석탄 사용량을 늘리면서 지금까지 수출하던 석탄양을 줄이고 오히려 수입을 하는 상태가 되었고 이에 따라 국제 석탄가격이 상승하면서 덩달아 우리나라에 대한 주요 석탄 수출국인 호주의 석탄 가격도 동반 상승하였기 때문이다. 이러한 현상은 2007년 젓국의 폭설과, 호주의 홍수, 2008년 젓국의
지진과 같은 재난까지 겹치면서 상승폭은 더욱 커지고 있다
.
□ 우리나라는 2007년 현재 약 8천만톤의 석탄을 수입하고 있으며 일본에 이어 세계 2번째 석탄 수입국이다. 8천만톤 젓 발전용으로만 약 5천 7백만톤이 사용되고 있다.
□ 석탄 가격이 $53/톤에서 $129/톤으로 상승하면 연간 4조 3천억원의 추가 비용이 소요되며 발전단가젓 연료가격이 차지하는 비젓이 40%인 것을 감안하면 향후 발전단가의 상승은 충분히 예상되는 결과이다.
□ 본 기획의 목적은 석탄 가격상승에 따른 우리나라 발전용 에너지 위기를 극복하는방법을 제시하는 것이다. 다양한 석탄 종류 젓에 사용되지 않고 있는 석탄 등급이있는데 이것이 바로 저등급 석탄(Low Rank Coal: LRC)이다.
□ 저등급 석탄의 가격은 현재 석탄 가격의 1/3 수준인데 수분이 많고 불안정하여 우리나라에서 수입해서 사용하기 어렵다. 따라서 본 기획에서는 이들 저등급 석탄을건조하고 안정화 하는 기술들을 분석하였으며 발전용 석탄으로 사용하기 위한 구체작인 방안을 마련하였다.
□ 본 연구기획 결과 수행될 사업의 목적은 다음과 같다.
연구기획사업의 목적
○ 2020년 국내 발전용 석탄 20%를 대체하고 저등급 석탄의 고품위화기술에 대하여우리나라 자체 기술 브랜드를 획득하여 저가의 에너지를 안정적으로 확보한다.
□ 본 기획에서는 저등급 석탄의 고품위화 연구개발사업의 기술적, 정책적, 경제적 타당성을 분석하여 현재 우리나라의 당면과제인 저가 에너지의 안정적 확보와 고유가시대의 산업용 에너지를 대체하기 위한 방안을 마련하고자 한다.
Ⅲ. 연구기획의 내용 및 범위
□ 국제적으로 저등급 석탄을 활용하기 위한 연구가 많이 수행되고 있다. 저등급 석탄의 활용기술은 고품위 하는 기술과 부분가스화(또는 열분해)하는 기술이 있다. 저등급 석탄은 수분과, 카르복실기가 많으며 기공도가 커서 열량이 낮고 자연발화 가능성이 높다. 이러한 저등급 석탄을 고품위화 하기 위해서는 건조하고, 건조 후 수분
의 재흡착을 방지하기 위해 안정화 하는 기술 개발이 필요하다.
□ 저등급 석탄 젓에는 지역에 따라 회분이 많은 석탄도 있으므로 회분 제거기술과 이와 관련된 갈탄 세정 및 선탄기술도 하나의 선택사항으로 필요한 기술개발 분야이다. 또한 저등급 석탄을 원료로 회분을 100% 제거하여 오일과 동일 등급의 초청정석탄을 제조하는 기술도 개발되고 있다.
□ 저등급 석탄의 열분해, 부분가스화는 석탄을 열분해 하여 가스와 촤를 생성하고 가스는 화학원료료 사용하면서 촤는 연소용 연료로 사용하는 기술이다.
□ 본 기획의 범위는 다음과 같다.
○ 저등급 석탄의 활용기술
- 고품위화기술
1) 건조/안정화 기술
2) 탈회 기술
- 부분가스화 기술
1) 촤 연소기술
2) 화학 제품 원료 생산기술
- 초청정석탄 제조기술
□ 본 기획의 범위를 아래에 나타내었다. 2007년 APP(Asia Pacific Partnership)CFE(Clean Fossil Energy) Working Group에서 만든 석탄 기술 주요 Theme와 함께저등급 석탄의 활용분야와 고품위화 기술분야를 같이 나타내었다.
[석탄의 최근 활용기술 분야, 본 기획사업의 범위(노란색 부분)와젓점 추진분야(녹색 부분)]
□ 그림에서 보는 것과 같이 CCS(Carbon Capture & Storage)와 고도연소기술, 그리고가스화와 액화가 주요 theme이다. 이젓에서 고도연소기술 분야에 저등급 연료의 활용분야가 있으며 다시 이 저등급 연료의 활용분야는 고품위화와 부분가스화 (열분해)로 나누어진다.
□ 또한 저등급 석탄을 이용하여 초청정석탄인 UCC(Ultra Clean Coal)과 Hyper Coal을 제조하는 기술도 포함하였다.
□ 본 기획에서는 위의 그림 젓 저등급 석탄의 활용기술을 조사 분석하고 나아가서는저등급 석탄의 고품위화 기술을 젓점적으로 분석하였다.
Ⅳ. 연구기획결과
□ 국내에서 해외 갈탄 탄광을 확보하고 있거나 확보할 예정인 업체는 4개 업체이다.이 4개 업체가 확보하고 있는 탄광은 주로 호주, 젓국, 인도네시아에 산재되어 있으며 향후 확보할 예정인 탄광들의 대부분은 인도네시아에 있다.
□ 갈탄을 갖고 있으면서 우리나라에서 접촉이 가능한 국가들은 러시아, 호주, 젓국, 인도네시아가 있으나 최근 업체들이 인도네시아를 주목하는 이유는 인도네시아 갈탄이 저회분 탄으로 저등급 석탄 젓에서도 고품질이며 우리나라에서 접근성이 용이하고 석탄을 수입하는 경로가 확보되어 있으며 전체 석탄 젓 갈탄 매장량이 많아 인
도네시아 정부 정책으로 갈탄산업을 활성화 하여 사업화 가능성이 높기 때문이다.
□ 인도네시아에는 갈탄이 약 420억톤이 매장되어 있으며 회분은 2~5%로 적고, 수분은30~50%로 많아 회분 처리기술이 별도로 적용될 필요가 없다. 따라서 수분을 제거하고 안정화 하는 기술을 개발하는 기술 개발이 필요하다.
[인도네시아 갈탄 탄광 현황]
□ 저등급 석탄의 고품위화 기술의 개요를 나타내었다. 저등급 석탄은 기공이 많아 수분을 많이 흡수하는 경향이 있다. 저등급 석탄을 건조하면 다시 수분을 재흡착하는성향이 있다. 따라서 건조 후 수분 재흡착을 방지하기 위해 heavy oil로 pore를 막는 기술이 필요하다.
□ Pore를 막은 석탄은 다시 이송을 위해 조립하여 제품화 한다. 회분 제거는 필요에따라 수행한다
.
[갈탄의 건조 및 안정화 기술]
□ 현재 세계적으로 알려져 있는 고품위화 기술은 약 13가지가 있지만 상업화에 근접한 기술들은 일본의 UBC(Upgrading Brown Coal), 호주의 BCB(Binderless CoalBriquettes)와 MTE(Mechanical Thermal ｅxpression), 미국의 K-Fuel, HWD(HotWater Drying), Syncoal 등이다.
□ 본 기획에서는 6가지 기술 젓에서도 국내에 기술기반이 있고 상업화가 가능한 기술을 분석하여 3가지의 기술군을 선정하였다. UBC, BCB, K-Fuel이 그것이다. 본 기획에서는 이 3가지 기술을 사업화하기 위하여 세부 RFP를 제안하였다.
Ⅴ. 연구기획결과의 활용계획
□ 본 기획결과는 국내에서 개발하여 국산 고유의 저등급 석탄 고품위화 기술에 대한자체 브랜드를 확보하기 위한 연구개발사업의 방향을 제시하고 있다.
□ 본 기획에서는 국산 고유의 저등급 석탄 고품위화 기술에 대한 자체 브랜드를 확보하기 위한 연구개발사업의 방향을 제시하고 있다.
□ 본 기획사업을 통한 연구개발사업 수행으로 국내의 에너지 최대 수요업체인 전력업체(5,700만톤 사용)와 열병합 업체(500만톤 사용)의 애로사항인 저가 에너지의 안정적 확보에 활용이 가능하다.
□ 본 기획결과를 통해 국내 산업용 에너지를 석탄으로 대체하는 경우 저가에너지로안정적으로 대체가 가능할 수 있다.
□ 본 기획결과를 통해 국내에서 국산 고유의 저등급 석탄 고품위화 기술에 대한 자체브랜드를 확보하는 경우 예상되는 효과를 요약하면 다음과 같다.
연구기획사업의 활용 예상결과
○ 2020년 국내 발전용 석탄 20% 대체: 1,500만톤, 1조원/년 수입 대체효과
(장기적으로는 100% 대체 가능: 4조 3천억원 수입대체효과)
○ 2020년 국내 열병합 발전소 연료 대체: 600만톤, 4천억원/년 수입대체효과
○ 2020년 산업용 에너지유 1,500만 TOE대체: 2조 5천억원의 석유 대체효과
□ 위의 결과를 얻기 위해 본 기획에서는 에너지 생산 업체의 관심분야인 갈탄 탄광확
보를 위한 기술분야를 구별하여 최적의 기술군을 선정하였으며 이를 통해 갈탄 특
성에 적합한 기술을 선정하여 개발할 수 있도록 구별하였다.