순산소 연소 시스템

 

Oxy-fuel Combustion System

Climate Change, 2011/03/01~2012/02/28(KMU)

CCS 요즘 기후 변화 문제로 주목을 받고 있는 키워드 중 하나가 CCS입니다. Carbon Capturing & Sequestration의 약자이고 번역하면 '탄소 분리 고정화'정도가 될 것 같으네요. 화석 연료를 연소하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 해양 또는 지중 저장을 하거나 하이드레이트 같은 물질로 변환하여 지구온난화를 막아보자는 기술입니다. 자동차나 가정집의 가스렌지, 보일러와 같은 모든 연소 기기에 이러한 기술을 적용하기는 어렵고 국가적으로 관리가 가능하고 이산화탄소 배출량이 집중적으로 많은 화력발전 설비에 이러한 기술을 적용하려고 하고 있습니다.

순산소연소 이산화탄소 발생이 없는 화력 발전 방식 중에 순산소 연소와 석탄 가스화 복합 화력 발전이 전 세계적으로 큰 사업으로 진행되고 있는데 둘 중에서 순산소 연소 쪽이 조금 더 연구비도 많이 투자되고 있고 실증 플랜트도 많이 건설되고 있다고 합니다. 왼쪽 사진은 제가 잠시 방문했던 독일 Cottbus부근에 Schwarz Pumpe의 실증 플랜트 이고 위쪽 사진이 시스템의 개요도 입니다. 기본적인 아이디어는 산소를 공급하여 석탄과 같은 연료를 연소시키고 발생한 이산화탄소를 따로 모아 저장하는 것입니다.

연구주제 제가 관심있는 분야는 순산소 연소에서 연소와 열전달 특성입니다. 공기대신 산소를 이용하여 연소를 시킬 때 질소 부분이 배제되어 연소 가스의 유량이 감소하게 되고 그때 일반적인 연소가 이루어 질 때와 열전달 특성이 어떻게 변화하냐 하는 것이죠. 기본적으로 모든 화력발전소를 철거하고 새로 지을 수는 없을 것이고 버너와 산소 공급장치, 후처리 설비 정도를 추가하여 개조하는 방식으로 사업을 진행하려고 할텐데 그러기 위해서는 열전달 특성을 맞추어 주는 것이 중요하겠죠.