한국 에너지기술연구원은 친환경 화력발전의 효율을 높일 수 있는 산소 분리막 기술을 개발했다고 11월14일 발표했다.
석탄화력발전은 세계 전력생산의 60%를 차지하고 있지만 온실가스 배출 문제 때문에 산소를 이용한 친환경 화력발전 기술이 주목받고 있다.
석탄가스화 복합발전(IGCC)이나 순산소연소(Oxyfuel) 기술 등 친환경 화력발전 기술에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있지만 산소를 대규모로 공급해야 하기 때문에 제조비용을 줄이는 것이 관건이다.
기존 산소 제조에는 끓는 점 차이를 이용해 공기에서 산소를 분리하는 방식을 주로 사용하고 있지만 대규모 공장이 필요한데다 공기를 압축하는 과정에서 전기가 많이 소모돼 효율이 낮아지는 등의 문제가 있다.
세라믹 산소 분리막을 이용해 산소를 투과시켜 분리하면 설비비용은 줄일 수 있지만 분리막 재료로 쓰이는 페롭스카이트가 화학적으로 불안정해 상용화가 어려웠다.
연구팀은 페롭스카이트에 안정적으로 산소 이온을 전달하는 물질인 세륨 산화물을 혼합해 안정성과 비용 문제를 해결한 것으로 알려졌다.
산소분리 설비비용을 최대 48%, 산소 제조비용을 최대 68%까지 축소했고 화학적인 안정성도 10배 이상 높이는데 성공했다.
연구책임자 유지행 박사는 “연구팀이 개발한 산소 분리막 기술을 발전 플랜트나 제철산업 등에 적용하면 효율성을 크게 높일 수 있다”며 “미국 등에서 현재 사용되고 있는 산소 분리 성능을 뛰어넘은 세계 최고 수준으로 앞으로 분리막 시장 점유율에서도 우위를 차지할 수 있을 것”이라고 강조했다.