CO2 분리형 화학 연소 석탄 이용 기술 개발

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-10-21
일본의 국립연구개발법인 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)는 석탄 화력 발전소에서 배출되는 CO2를 더욱 줄이기 위해 CO2 분리형 화학 연소 석탄 이용 기술 개발에 착수한다. 2020년대 후반 이후에 본 기술을 확립하고, CO2 분리 회수 비용 1,000엔대/t-CO2의 CO2 분리형 화학 연소 석탄 화력 발전 시스템의 실용화를 목표로 한다. 석탄은 매장량이 풍부하고, 저가의 안정적이고 공급성이 뛰어난 에너지원이다. 2015년 7월에 일본 경제 산업성이 정리한 "장기 에너지 수급 전망"에서도 석탄 화력은 2030년 기준 총발전 전력량의 약 26%를 차지할 것으로 예상하고 있는 등 일본에 있어서 중요한 에너지 자원이다. 또한 "차세대 화력 발전에 관한 기술 로드맵 중간 보고서"(2015년 7월 차세대 화력 발전의 조기 실현을 위한 협의회)에서는 2030년 이후 중장기적으로 석탄 화력 발전소에서 배출되는 CO2를 더욱 줄이기 위해 차세대 기술의 보급에 의한 추가적인 고효율화뿐만 아니라 CO2를 회수·이용·저장하는 CCUS(Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage, 발전소 등에서 발생하는 CO2를 다른 가스로부터 분리 회수하여 이용함으로써 석유 대체 연료 및 화학 원료 등의 유가물을 생산하거나, 저장을 위해 안정한 지층에 저장하거나, 해양에 격리함으로써 대기 중에 온실 가스인 CO2가 배출되는 것을 방지하는 기술)의 이용 추진이 중요시되고 있다. 그러나, CO2 분리 및 회수를 위해서는 전용 CO2 분리, 회수 장치, 또는, 산소 연소용 공기 분리 장치가 필요하며, 이에 따른 에너지 손실 때문에 현재로서는 비용이 3,000엔 ​~4,000엔​/t-CO2 정도로 높은 것이 과제가 되고 있다. 그래서, 이번에 NEDO는 CO2 분리, 회수 장치 또는 공기 분리 장치가 불필요해지는 중소 규모의 석탄 화력 발전용 CO2 분리형 화학 연소 석탄 이용 기술(화학 루핑 기술)의 개발에 착수한다. 화학 루핑 기술은 산소 캐리어(화학 루핑 기술에서 석탄이 연소하기 위한 산소를 운반하는 매체로서, 금속 산화물이 사용된다. 산소 캐리어는 연료 반응탑에서 환원되고(산소를 방출) 다시 공기 반응탑에서 산화되어 (공기 중에서 산소만을 캡처) 플랜트 계 내를 순환한다. 석탄의 산화 반응에 의해 CO2만을 배출시키는 기술이며, CO2 분리, 회수 장치 또는 공기 분리 장치가 불필요하기 때문에 CO2 분리, 회수 비용의 절감이 기대된다. 또한, 유동층 연소를 이용하기 때문에 중소 규모의 석탄 화력 발전에 적합하며, 미분탄 연소에서는 사용하기 어려운 저품위 석탄과 바이오 매스를 사용할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 본 사업에서는 CO2 분리, 회수 비용 1,000엔대 / t-CO2 (압축 비용 제외)에 돌입하기 위한 화학 루핑 기술의 실용화를 위한 기반 연구를 실시한다. 구체적으로는 미쓰비시 히타치 파워 시스템즈 주식회사, 일반 재단법인 석탄 에너지 센터​​, 일반 재단법인 에너지 종합 공학 연구소 및 국립 연구 개발법인 산업 기술 종합 연구소를 위탁처로서 천연 및 인공 산소 캐리어에 대한 반응성이나, 내구성 등의 평가 시험을 실시한 후, 수명 주기 비용이 낮은 산소 캐리어 후보를 선정하고, 이에 따라 플랜트 구성을 검토하여 최종적으로는 소형의 프로세스 시험 장치에 의해 시스템 가능성을 검증한다. 석탄 화력 발전의 추가적인 저탄소화를 위해 2020년대 후반 이후에 화학 루핑 기술을 확립하고 CO2 분리 회수 비용 1,000엔대 / t-CO2 의 CO2 분리형 화학 연소 석탄 화력 발전 시스템의 실용화를 목표로 한다. 100761539.png http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100464.html