(Photo: Minnkota Power Cooperative)
미국에서 세계 최대의 탄소 포획 시스템을 석탄 발전소에 적용해 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄인 석탄 발전소를 운용하려는 프로젝트가 진행중입니다. 노스 다코다 중부에 있는 밀톤 R 영 발전소 (Milton R. Young Station)에 있는 455MW급 석탄 발전기에 새로 개발한 이산화탄소 포획 시스템을 적용해 90% 이상의 이산화탄소를 제거하는 것이 이 프로젝트의 목표입니다. 제거한 이산화탄소는 지층 속 깊은 곳에 저장하거나 혹은 유정에서 원유와 가스를 밀어내는 용도로 사용됩니다. 프로젝트 툰드라 (Project Tundra)라고 알려진 이 탄소 포획 및 분리 시스템의 실제 건설은 2022년부터 시작될 예정입니다. 시행사는 발전소의 운영사인 민코타 전력 조합 Minnkota Power Cooperative입니다.
원리는 간단합니다. 발전소에서 나온 배기 가스는 이물질을 제거한 다음 표면적으로 늘리기 위해 수많은 스테인레스 스틸 벽으로 되어 있는 흡수 장치로 들어갑니다. 이 흡수 장치에서는 이산화탄소와 결합하는 액체 아민 수용액 (liquid-based amine solution)이 나와 이산화탄소와 결합하게 됩니다. 이 화학물에 다시 열을 가하면 순수한 이산화탄소가 분리됩니다.
(동영상)
발전소 측은 이렇게 해서 60만대의 가솔린 자동차가 배출하는 것과 맞먹는 이산화탄소를 제거할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 사실 석탄 발전은 여전히 저렴한 석탄을 사용해서 가격 경쟁력은 있지만, 미세 먼지와 각종 대기 오염 물질, 그리고 이산화탄소 배출의 주범으로 지목되면서 사양 산업화 되고 있습니다. 세계 각국은 환경 기준을 맞추고 온실 가스 배출을 줄이기 위해 태양광 및 풍력 같은 친환경 에너지 사용을 늘리고 있으며 그것만으로 충분치 않을 때는 천연 가스처럼 오염 물질과 이산화탄소 배출이 그나마 적은 화석 연료를 선호하고 있습니다. 최근 셰일 가스가 충분히 공급되면서 석탄 화력 발전은 점차 사양길로 접어들고 있습니다.
탄소 포획 및 저장 (carbon capture and storage (CCS))은 석탄 화력 발전소를 살릴 수 있는 대안 가운데 하나입니다. 배기 가스를 분리 저장하는 과정에서 자연스럽게 대기 오염 물질도 제거하고 이산화탄소도 제거할 수 있다면 다른 친환경 발전 수단과 경쟁이 가능합니다. 더구나 풍력이나 태양광처럼 발전량 변화가 많거나 계절적 특성을 띄지도 않고 밤에도 발전이 가능하다는 점에서 강점이 있습니다.
단점은 비용입니다. 현재 가동되는 석탄 발전소의 경우 자체 운용을 위해 발전 전력의 5-9% 정도를 소비하지만, CCS라는 추가 시설을 가동하는 경우 이 비율은 33%까지 치솟을 수 있습니다. 이는 당연히 추가 비용으로 이어집니다. MWh 당 발전 비용이 30달러에서 96달러까지 세 배 정도 치솟아 풍력 및 태양광보다 훨씬 비싸질 수 있는 것입니다.
하지만 발전소 측은 비용을 상쇄할 다른 방법이 있습니다. 이산화탄소 1톤 매립 당 50달러 정도의 비용 혹은 세금을 환급받는 것입니다. 프로젝트 툰드라를 통해 매년 350만톤의 이산화탄소를 매립할 수 있으며 12년 간 최대 21억 달러의 지원을 기대할 수 있습니다. 하지만 결국 누군가의 돈이 들어간다는 사실은 변하지 않기 때문에 장기적인 사업성이 있을지는 두고봐야 알 수 있습니다. 태양광의 경우에도 국가 보조금에 따라 민감하게 시장이 반응하기 때문입니다.
아주 좋은 해결책은 아닌 것 같지만, 만약 계획대로 된다면 2025년부터 이 시설이 가동될 것이라고 합니다. 과연 진짜 성공할 수 있을지 궁금합니다.
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