석탄가스화 복합발전(IGCC)

정의

석탄가스화 복합발전은 영문 약칭 IGCC로 부른다.

석탄을 바로 태우지 않고 고온·고압 가스화기에서 합성가스로 바꾼다.

합성가스를 정제해 가스터빈과 증기터빈으로 전기를 만드는 발전 기술이다.

즉 연소 전에 연료를 가스로 바꿔 깨끗하게 쓰는 방식이다.

구성 요소

구성은 가스화부, 가스정제부, 발전부 3개 블록이 기본이다.

가스화부는 석탄을 고온·고압에서 제한된 산소로 불완전 연소시켜 합성가스를 만든다.

가스정제부는 황과 먼지를 제거하고, 황은 클라우스 공정으로 회수한다.

발전부는 가스터빈, 배열회수보일러, 증기터빈으로 구성되어 전기를 만든다.

복합사이클 원리

IGCC는 가스터빈과 증기터빈을 결합한 복합사이클 원리를 따른다.

가스터빈은 합성가스 연소열로 먼저 1차 발전한다.

가스터빈 배기열은 배열회수보일러에서 증기로 바뀌어 증기터빈을 돌린다.

두 열원을 함께 쓰므로 열효율이 단일 증기 사이클보다 높아진다.

IGCC와 IGFC 비교

IGFC는 IGCC의 가스터빈을 고온형 연료전지(SOFC)로 바꾼 방식이다.

두 방식을 비교하면 발전 장치와 CO₂ 분리 방식이 다르다.

기술 성숙도는 IGCC가 실증·상용화 단계로 IGFC보다 앞선다.

시험에서는 IGFC가 가스터빈 대신 연료전지를 쓴다는 점을 반드시 쓴다.

효율과 발전량 계산

직전 문제의 정답은 고온형 연료전지(SOFC)다. 가스터빈 대신 연료전지를 쓴다.

가정으로 효율이 40%에서 46%로 오르면 같은 1000 MJ에서 얻는 전기가 달라진다.

기존 방식은 400 MJ, IGCC는 460 MJ의 전기를 얻는다.

발전량 증가율은 15%다. 단위 발전량당 석탄 소비와 배출도 줄어든다.

헷갈리는 점과 정리

시험에서 자주 틀리는 부분을 정리한다.

IGCC는 석탄을 직접 태우지 않고 가스화해 합성가스로 발전한다.

효율 향상 이유는 가스터빈과 증기터빈을 함께 쓰는 복합사이클이다.

IGFC는 가스터빈 대신 연료전지를 쓰며 연료극 배기에서 CO₂를 농축해 분리하기 쉽다.