비에이치아이, 무탄소 대응 차세대 청정 발전 기술 ‘암모니아 30% 혼소 성공’

비에이치아이가 ‘암모니아 혼소’ 기술 개발과 관련해 한국전력공사 전력연구원 등과 공동협력 연구수행을 통해 성능 테스트를 진행한 결과 30% 혼소에 성공했다고 16일 밝혔다.

암모니아 혼소 발전은 석탄 등 전통적 화력 발전에 대표적 무탄소 연료인 암모니아를 함께 연소하는 기술이다. 화석연료 사용량과 이산화탄소 배출량을 획기적으로 감축할 수 있다는 게 큰 장점이다. 또 미세먼지를 생성하는 전구물질인 ‘황산화물(SOx)’ 배출량도 혼소 비율만큼 줄일 수 있다.

비에이치아이는 2022년부터 암모니아 혼소 보일러 버너(Burner·연소기) 개발을 위한 준비를 이어와 지난 2023년 4월 한국에너지기술평가원 정부지원 실증연구과제인 ‘USC급 보일러 암모니아 혼소발전 기술개발 및 실증’에 참여해 국내 유수 연구기관과 컨소시움을 구성하고 개발에 박차를 가하고 있다. 과제계획에 따라 당진화력(미분탄 보일러)과 삼척그린파워(순환유동층 보일러) 총 2곳의 지역에서 실증을 추진하고 있으며 두 발전소 모두 오는 2027년까지 실증 완료를 계획 중이다.

이번에 성능실험에 성공한 버너는 미분탄 보일러인 당진화력 버너를 축소한 열출력 1MW급 파일럿용 암모니아 혼소 버너다. 올해 초까지 개발을 마치고 한전 전력연구원이 보유한 실험 연소로에서 지난 4월부터 6월까지 약 2개월간 성능 테스트를 진행했다.

테스트 결과 비에이치아이가 개발한 버너는 당초 계획한 암모니아 20% 혼소를 넘어 30% 혼소에서도 목표치인 질소산화물(NOx) 배출량 120ppm 이하 유지에 성공하는 모습을 보였다. 실험 공신력을 높이기 위해 해당 기간 동안 수요기관이자 공동협력 연구기관인 한국동서발전 및 당진사업소 전문가들이 테스트 현장을 2차례 방문해 실험과정을 참관했으며, 2회의 실험 모두 동일한 결과치를 기록했다고 회사 측은 설명했다.

질소산화물은 고온연소 과정에서 배출되는 대기 오염 물질이다. 암모니아는 무탄소지만 1kg 중 0.8235kg의 질소를 함유하고 있어 이를 얼마나 억제할 수 있느냐가 기술적으로 중요하다고 평가받고 있다. 비에이치아이는 이번에 개발한 버너가 목표치 이하의 질소산화물 배출량을 보인 점과 더불어 기존 설비의 교체 및 개보수(Retrofit)를 최소화하는 방향으로 설계돼 상업성 또한 뛰어날 것으로 내다보고 있다.

비에이치아이 관계자는 “한전 전력연구원과의 공동 실험 결과를 토대로 연소성과 질소산화물 억제를 더욱 극대화할 수 있는 방향으로 기술 고도화를 진행할 계획”이라며 “내년 상반기 중 당진화력 10호기에 열출력 88MW 규모의 실증 버너 1기를 설치·운전해 추가적인 기술 검증을 완료할 계획”이라고 설명했다.