아직도 석탄은 세계 에너지 수요의 4분의 1을 공급하고 있는 중요한 에너지원이다. 13일 월드콜(WorldCoal) 지에 따르면 석탄을 통해 생산된 전력량이 2006년 1.4 TW(테라와트, 약 1조 와트)에서 2014년 1.9 TW로 늘어났다.

관계자들은 오는 2025년이 되면 석탄을 이용한 전력생산량이 2.6 TW에 이를 것으로 전망하고 있다. 이처럼 석탄 사용량이 늘고 있는 것은 석유와 천연가스에 비해 값이 싸기 때문이다. 때문에 세계 전역에서 석탄을 때는 화력 발전소 건설이 한창이다.

최근 영국의 석유회사 BP 보고서에 따르면 세계 석유 사용량은 1990년대 이후 계속 증가했다. 석탄을 많이 사용하고 있는 나라는 중국, 인도뿐만이 아니다. 미국 NAS는 최근 연구를 통해 많은 개도국들이 과거 석탄 에너지 문화를 조성하고 있다고 우려했다.

IGCC 등 상용화해 원전 문제 해결 

잘 알려져 있다시피 석탄은 지구 온난화의 주범이다. 온실가스로 지구촌 환경 전체가 위협을 받고 있는 가운데 석탄 사용량이 계속 증가하고 있다는 사실은 거의 재앙에 가까운 일이다. 이런 상황에서 IGCC, IGFC 등 3세대 화력발전 기술이 크게 주목받고 있다.

IGCC(integrated gasification combined cycle, 석탄가스화복합발전)는 석탄 가스화 기술로 합성가스를 만들어 이를 통해 발전을 하는 것을 말한다. 2010년 이후 미국이 상용화 연구를 주도해왔다.

핵심공정인 가스화 공정기술은 쉘(Shell), GE, 우데(Uhde), 코노코 필립스(Conoco-Phillips), 미쓰비시중공업 등 선진국 특정업체만이 원천기술을 보유하고 있다. 이들 업체들은 각국 정부와 협력해 현장에서 적용할 수 있는 공정을 상용화하고 있는 중이다.

IGFC((Integrated Gasification Fuel Ce, 석탄 가스화 연료전지 복합 발전)은 IGCC 기술에 연료전지 기술을 결합한 것이다. 석탄가스화복합발전 공정에서 만들어진 합성가스를 연료전지에 투입한 후 지속적으로 전력을 생산할 수 있다.

IGCC, IGFC 모두 상용화 초기 단계라 발전 현장에 어떻게 적용할 수 있을지 궁금증을 지녀왔다. 이 문제를 일본 정부에서 해결하고 있다. 원전사고로 인해 골머리를 앓고 있던 일본 경제산업성은 지난 6월부터 차세대 화력발전 협의회를 발족했다.

7월 들어서는 3차례 협의를 거쳐 기술개발 계획 초안을 발표했는데 3세대 화력발전 기술개발이 핵심 과제다. 석탄을 가스화 해 발전하는 석탄 가스화 복합발전(IGCC)을 2020년대 초까지, 석탄 가스화 연료전지 복합 발전(IGFC) 실증실험을 2025년경까지 완료하겠다는 것.

또 화력발전소에서 배출되는 온실가스를 회수해 땅 속에 저장하는 CCS(carbon capture & storage) 기술과 이를 회수해 화학원료 생산에 사용하는 CCUS((Carbon dioxide Capture, Utilization & Storage) 기술을 2020년대 후반부터 본격 실용화할 계획이라고 밝혔다.

석탄 사용량 급증, 기술 상용화 시급 

그동안 일본은 대지진으로 인한 원전사고로 인해 심각한 전력 부족난을 겪어왔다. 전기요금 인상 등 사업 환경이 악화되는 가운데 안정적 전력 공급을 위해 선택한 것이 3세대 화력발전 플랜트다.

온실가스 규제 문제를 해결하고 동시에 싼 값의 석탄을 활용해 고효율 전력생산을 하겠다는 것. 일본 정부는 IGCC 등 3세대 기술을 통해 오는 2025년 석탄 화력발전의 발전효율을 현재 40%에서 55%로 늘린다는 계획이다.

이 계획이 성공할 경우 기술개발 비용은 물론 그린 에너지를 대량 공급하려는 정부 계획을 한꺼번에 달성하게 된다. 문제는 비용과 기술력이다. 무엇보다 기술 상용화를 위해 상당히 많은 비용이 들 것으로 예상되고 있다.

IGCC, IGFC 모두 적지 않은 비용이 투입돼야 하는 첨단 기술이다. 더구나 이산화탄소를 모아 저장하는 CCS 기술까지 적용하기 위해서는 엄청난 자금이 소요된다. 3세대 화력발전 기술을 의무화한 미국에서는 미 정부가 ‘석탄과의 전쟁’을 선포했다고 비난할 정도다.

최근 '뉴욕타임스'는 “IGCC의 성공이 확실하게 보장되지 않기 때문에 투자자들이 (3세대 화력발전) 프로젝트를 지원하는 것을 꺼리고 있다”고 보도했다. 일반인들이 높은 비용으로 인해 전기료 인상을 걱정하고 있다는 보도다.

우리나라에서도 기술개발이 이루어지고 있다. 지난 4월 포스코에너지와 한국서부발전은 양해각서를 체결하고 서부발전이 추진하는 IGCC발전소와 연계된 IGFC 개발 등 연료전지 개발을 위해 파트너십을 체결했다.

에너지 전문가들은 온실가스 배출로 인해 석탄 사용이 규제를 받고 있지만 싼 가격으로 인해 석탄 사용량은 계속 증가할 것으로 보고 있다. 온난화 문제를 해결하고 전력 생산 효율을 늘릴 수 있는 이 3세대 기술이 언제 그 모습을 갖출 수 있을지 세계 관심이 집중되고 있다.