수소혼소 발전기술 개발… 온실가스 저감 [희망기업 특집]

한국서부발전

서부발전 평택발전본부 가스터빈을 점검 중인 모습. 한국서부발전 제공

유럽발 택소노미(녹색분류체계)가 지구 반대편인 우리나라까지 영향을 미치면서 기업의 환경친화적 활동이 주목받고 있다. 한국서부발전은 천연가스를 연료로 사용하는 복합발전에 수소를 사용해 기존 대비 온실가스 배출을 현저하게 줄이려는 노력을 시도 중이다.

지난해 8월 서부발전은 한화임팩트와 손잡고 본격적인 수소혼소 발전기술 개발에 나섰다. 기존의 가스터빈 복합발전은 천연가스를 연료로 연소해 전력을 생산한다. 이 과정에서 석탄화력보다 낮은 이산화탄소가 배출되지만 우리나라의 탄소중립 목표치를 달성하기 위해선 이산화탄소 배출량을 현저하게 줄여야 한다.

이를 해결하기 위해 고안한 게 수소혼소 발전이다. 수소혼소란 가스터빈에 수소와 천연가스를 혼합해 연소시키는 발전기술이다. 수소혼소비율에 따라 기존 천연가스보다 이산화탄소 배출량을 대폭 줄일 수 있다. 수소비율이 100%까지 올라간다면 완전한 탄소제로를 실현할 수 있게 된다.

현재 수소 전소 터빈개발은 걸음마 단계에 머물러 있다. 100% 수소연료를 사용하기엔 아직 경제적 측면에서 비효율적이며 기술 구현 역시 어렵다. 이번 사업은 수소연료를 혼합하면서 기존 가스터빈 발전과 동등 이상의 성능을 유지하는 동시에 질소산화물 배출을 저감하는 게 관건이다. 이에 서부발전은 1단계 사업으로 이미 수소혼소율 30% 기술을 보유한 한화임팩트와 세계 최고 수준인 50% 기술 실증에 도전한다. 한화임팩트가 지분을 인수한 해외기업은 이미 수소 비율을 30%까지 끌어올린 가스터빈(123㎿급) 기술을 확보해 상업 운전 중에 있다. 이 경우 천연가스 발전에 비해 이산화탄소 배출량이 10% 줄어드는 효과가 있다.

서부발전이 국내 최초로 수소 비율을 50%까지 늘린다면 이산화탄소는 20% 이상 저감될 것으로 기대된다. 서부발전은 폐지된 평택1복합 설비(80㎿)를 개조해 수소혼소 터빈개발에 나선다. 질소산화물 배출량을 10ppm 이하로 줄이는 기술개발도 병행한다. 개발이 끝나면 한화임팩트 대산 사업장에 실증시험 설비를 구축해 2023년 상반기 내로 수소 혼소율 50% 발전실증을 마무리할 계획이다. 1단계 사업이 마무리되면 양사는 2025년까지 150㎿급 서인천발전본부에 70% 수소혼소발전을 실증하는 2단계 사업을 추진한다. 수소비율이 70% 이상이면 이산화탄소 배출도 천연가스 대비 40% 이상 저감될 것으로 예상된다.