‘탄소중립과 상생’
두가지 키워드는 발전공기업들에게 풀기 힘든 숙제다. 최근 한국남부발전은 이 두가지 키워드를 한 번에 잡을 수 있는 모범 사례를 내놓았다. 국내 복합화력 중 최대 설비용량을 자랑하며 세계 최대 연료전지 발전설비를 보유함과 동시에 대기환경관리분야 3관왕을 달성하고, 중소기업 및 지역과 상생 또한 놓치지 않고 있는 남부발전 신인천빛드림본부(이하 신인천본부)를 다녀왔다.

인천 청라에 위치한 신인천본부는 경인공업단지, 인천 국제공항 등 전력수요 밀집지역을 중심으로 인천, 서울, 경기 등 수도권 일대에 전력을 공급하고 있다. 1,800MW 설비용량의 가스터빈과 증기터빈의 복합 발전방식을 가진 발전소로 천연가스인 LNG를 연소해 만들어진 고온의 연소가스로 직접 가스터빈을 돌려 1차로 전기를 생산하고 이때 배출되는 고온의 배기가스를 다시 발전에 이용하기 위해 보일러로 보내 증기를 만든 후 이 증기의 힘으로 터빈을 돌림으로써 2차로 전기를 생산하는 방식이다.

기동 및 정지시간이 매우 짧아 전력수요에 즉각 대응할 수 있는 일일기동정지시스템의 발전방식과 탁월한 주파수 조절 능력을 갖춘 자동화 설비로 전력수급 조절은 물론 전력품질 향상에도 기여하고 있다. 또한 유해한 온실가스와 질소산화물을 획기적으로 감소시키는 첨단발전설비와 에너지 절감 및 이용효율 증대를 위한 증기터빈예열밸브운전방식 도입 등 혁신을 통한 미래형 발전소의 롤모델이 되고 있다.

이엠코와 협력 통해 질소산화물(NOx) 저감 극대화 융합탈질설비 개발
높은 탈질 효율 구현할 수 있는 기술 … 경유차 약 3만 대 미세먼지 줄이는 효과
국내, 약 150억 원 매출 기대 … 해외진출 준비 중

우선 협력업체와 상생을 통해 수도권 대기질 개선을 위한 모범기업으로 자리매김하고 있다. 지난해 6월 친환경 인프라 구축을 위한 질소산화물(NOx)저감 극대화 융합탈질설비 개발을 위한 Test–Bed 지원 협약을 환경전문업체 이엠코와 체결했다.

남부발전 관계자는 “융합탈질설비를 통해 저부하 운전영역에서의 질소산화물 저감효과를 획득하고 차세대 기술을 선점할 수 있었다”며 “세계 최초 복합화력 융합 탈질설비 개발 혁신성 실현을 통해 친환경 정부정책에 선제적 대응을 하게 됐다”고 설명했다.

MOU를 체결한 이엠코는 대기환경의 환경발전 분야를 주사업으로 2010년 창립 이후 지속적인 연구개발을 통해 발전설비에 오염물질을 저감시키는 혁신제품기술로 50여 건의 국내외 특허와 신기술/신제품 국가인증, 국제발명대전 수상 등 우수한 성과를 창출했다.

이승재 이엠코 대표는 “지속적인 연구개발을 통한 기술가치 창출과 엔지니어링 및 컨설팅을 기반으로 제작 및 설치를 전담하고 있다”며 “향후 국내 및 국외를 대상으로 복합화력발전소에서 발생하는 철산화물 먼지, 질소산화물 및 황연현상을 제거하는 혁신적인 제품 및 설비 공급으로 깨끗한 대기환경을 지켜가고자 한다”고 말했다.

이엠코와 손을 잡고 개발한 질소산화물(NOx)을 저감하는 고성능 융합 탈질설비는 탄화수소계 환원제를 이용한 SCR 탈질 메커니즘을 Fast-SCR 반응모드로 전환함으로써 적은 촉매량 설치로도 높은 탈질 효율을 구현할 수 있는 기술이다.

신인천본부 관계자는 “그동안 발전사의 현안문제인 가스터빈의 기동 및 정지 시 저부하에서 발생하는 황연(Yellow Plume, 적황색연기)의 원인물질인 고농도 이산화질소(NO2)를 효과적으로 제거함으로써 황연현상을 근본적으로 해결했지만 가스터빈 저부하 운전 시 배출되는 질소산화물(NOx)에 대해 대기환경 배출허용기준 농도(34ppm이하)를 초과해 배출하는 것이 문제였다”고 개발배경을 설명했다.

질소산화물(NOx)을 저감하는 고성능 융합 탈질설비로 인해 기존 설비보다 훨씬 낮은 10ppm 이하로 배출, 정격부하에서는 5ppm 이하로 배출시킴으로써 고농도 질소산화물을 높은 탈질효율로 저감시키고 있다. 탈질설비(SCR) 단독운전 대비 융합 탈질성능(Hybrid SCR)을 이용하면서 탈질효율이 최대 22% 높아졌으며 미연소 부산물은 획기적으로 감소했다. 또한 탈질 촉매 반응온도를 획기적으로 낮추면서도 오히려 촉매사용량은 기존 시스템의 약 50~80%를 줄여 초기설치비 및 운영비 절감에 따른 비용절감 효과가 크다.

실제로 신인천본부는 지난 6월 28일 융합 탈질설비 설치 후 지난 7월 한 달 동안 시운전 및 성능시험을 시행했다. 그 결과 저부하 고농도 질소산화물을 융합 탈질설비 적용 시 대기환경 배출허용기준 농도(34ppm 이하) 보다 아주 우수한 결과로 5ppm 이하로 탈질 성능을 향상시킬 수 있었다. 특히 질소산화물 배출량을 325톤/년 감축시킬 수 있었다. 이는 경유차 약 3만 대에서 발생되는 미세먼지를 줄이는 효과와 맞먹는다. 경제성 부문에서는 기존 탈질설비 대비 촉매 비용을 약 30%로 절감할 수 있다.

신인천본부 관계자는 “현장 실증설비 설치 이후 약 1년간 시운전 및 성능시험을 진행한 결과 ‘매우 우수’라는 높은 점수를 받아 연구개발선정품 등록 및 한국신기술(NET)인증을 취득했다”고 밝혔다.

신인천본부에 지난 8월 기준으로 2개호기를 설치해 준공했으며 2022년에도 신인천빛드림본부를 포함한 발전사를 대상으로 사업화를 추진, 약 150억 원의 매출을 기대하고 있다. 향후 특허와 신기술인증을 바탕으로 국내 시장점유율을 확대한다는 방침이다. 해외 시장 진출을 위해서는 일본특허 등록 및 미국과 중국에 개별국가 출원을 진행 중이다.

78.96MW 연료전지 발전설비 준공 … 수소경제 중심지 급부상 도모
대기환경관리 분야 3관왕 달성 … 지역 상생 위한 다양한 지원사업 펼쳐
주민과 공존하는 기업 … 지역 인재양성에도 힘써

이와 함께 수소경제의 중심지로의 급부상을 도모하고 있다. 단일 규모로는 세계 최대인 78.96MW 규모의 연료전지 발전설비를 준공, ‘수소에너지 시대’를 준비하고 있다. 연료전지는 기존 발전기와 달리 전기 화학반응으로 수소에너지를 생산해 전력과 열을 생산하는 발전설비로, 대기오염물질 배출이 적고 공기 정화를 통해 미세먼지 저감 효과도 뛰어나다.

또 분산형 전원으로 설치 시 대규모 부지가 필요 없고 기후조건에 따른 제약이 없다는 장점도 지닌다. 총 3,400억 원의 사업비가 투입된 신인천 연료전지는 앞으로 25만 가구가 사용할 수 있는 전력과 함께 청라지역 4만 4,000가구가 이용 가능한 온수(10.2Gcal/년)를 공급하고 있다.

이같은 노력의 결과 대기환경관리 분야 3관왕이라는 성과를 달성했다. 인천본부는 지난해 복합발전 온실가스 흐름 통로 개선과 수소연료전지 열 교환수 연결방식변경을 통해 약 5,000t의 온실가스 배출량을 줄인 공로로 전국 품질분임조경진대회에서 대통령상(금상)의 영예를 안았다. 또 신인천본부가 추진한 SET-UP (Save the Earth, Three-UP) 프로젝트는 기후변화 적응대책 우수사례로 선정, 환경부장관 표창 성과로 이어졌다. 여기에 환경부 수도권대기환경청과 대기오염물질 총량관리 자발적 협약을 체결하고 발전설비 기동 초기 발생하는 황연(황색매연)을 지속적인 설비개선을 통해 제로(Zero)화해 대기오염물질 총량 관리 우수 수도권대기환경청장상도 받았다.

이와 함께 발전소가 위치한 지역 주민과 상생하고 지역 발전에 실질적으로 도움을 줄 수 있는 다양한 지원사업을 추진하고 있다. 에너지 빈곤층, 소외계층 등 복지 사각지대에 놓인 이웃들에게 사랑의 에너지를 전달하고자 하는 기본 방침은 지난 20년 동안 꾸준히 추진되어 왔다.

연말연시 연탄 및 김장 나눔 행사, 인근 하천에서 벌어지는 환경 정화 활동은 지역사회에서 익숙해졌다. 더불어 지역 불우아동에 대한 멘토링, 전통시장 활성화를 위한 관내 재래시장과 자매결연을 맺은 것은 물론, 여러 해 동안 개안 수술비를 지원하는 ‘빛 Dream 프로그램’도 지역사회에서 큰 호응을 얻고 있다.

최근에는 청라 지역주민 수용성을 높이고 주민과 공존하는 사회공헌으로 그 색깔을 조금씩 바꿔가고 있다. 지역 아동들의 교통사고 예방을 위한 옐로카펫 · 조명등 설치 후원사업을 비롯, 관내 에너지 기업들과 함께 호수공원 및 공촌천 일대에서 펼친 환경정화활동 등의 프로그램을 진행하고 있다.

특히 미래 인재양성을 위한 육영사업을 지속적으로 진행하고 있다. 상반기에는 기후위기 대응 생태환경 교육을 위해 스마트팜 키트사업 후원으로 5,000만 원을 청호중학교에 지원했다. 발전소 주변지역 초 · 중 · 고등학생에게 약 1억 원의 장학금을 지급할 계획이다.

심재원 본부장은 “앞으로도 다양한 사회공헌 활동으로 지역사회 포용성장에 앞장서 공기업으로서 사회적 책임을 다하겠다”고 말했다.

이훈 기자 hoon@kea.kr

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