한국전력공사의 전력통계에 따르면 국내 전기 생산에서 석탄이 사용되는 비중은 2018년 8월 기준 에너지원별 발전설비용량은 석탄 31.33%, 원자력 18.52%, 가스 32.08%, 신재생 에너지 8.92% 등이고, 발전전력량은 석탄이 43.07%로 전체에너지 중 가장 높다. 이어서 원자력 23.98%, LNG 24.14%, 신재생에너지 6.13%, 유류 1.31%, 수력 1.31%의 순이다.[1] 석탄발전소의 설비용량 31.33% 대비 발전용량이 43.07%로서 국가온실가스 감축을 위한 목표 달성을 위해서는 이제 새로운 해결방안을 강구하는 노력을 경주해야 한다. 에너지경제연구원에 따르면 LNG 발전단가(2016년 기준)는 1㎾h당 99.4원으로 원자력(67.9원)과 석탄화력(73.9원)보다 비싸다.
그리고 정부는 2016년 12월 ‘2030 국가온실가스 감축 기본 로드맵’을 발표하고, 2030년까지 온실가스 배출량을 배출전망치(BAU 감축 없이 현행배출량에 근거해 계산) 대비 37% 감축하겠다는 것이 주요 내용이다. 이를 환산하면 3억 1,480만 톤의 배출량을 줄인다는 목표이고, 국내 감축분 1,890만 톤 중에서 발전부문은 6,450만 톤이 할당되었다. 이와 같은 발전 산업 주변 환경변화에 대하여 발전 산업계에서는 보일러 연소설비에 저 NOx 수평연소버너, 탈질설비 및 탈황설비의 용량증대, 전기집진기의 효율증대 등 다양한 방법으로 친환경설비 설치에 대한 투자를 늘리면서 감축노력을 시도하고 있다. 또한 정부는 봄의 불청객 ‘미세먼지’와 온실가스 감축 대책의 일환으로 석탄발전 상한제약 도입과 석탄발전소 추가 가동 중단 등을 추진하고 있다. 미세먼지 주의보가 발령되면 시장․도지사가 미세먼지 배출이 많은 석탄 및 중유발전의 발전량을 제한하는 상한제약발전이 2018년 9월부터 시범도입 되었고[3], 전체석탄 및 유류발전소(68기) 중 42기는 미세먼지 경보가 발령되면 80%로 출력을 제한해 입찰해야 한다. 국내에서는 석탄발전소에 LNG를 혼소하는 경우는 현재까지 그 사례가 없다. 그 이유는 한국은 석탄과 가스 등 모든 에너지를 수입(무연탄은 제외)해서 사용함으로서 LNG의 가격이 석탄보다 비싸서 고려의 대상이 아니었다. 그러나 2018년도 여름에 재정개혁특별위원회의 권고안은 화력발전에 이용되는 유연탄에 대한 세금을 인상해야 한다는 내용을 포함하고 있으며, 오염물질을 전력 생산과정에서 많이 배출하므로 세금 부담을 높여야 한다는 정책을 추진 중으로 “유연탄에 대한 개별소비세를 액화천연가스(LNG)수준으로 인상하거나 유연탄에 대한 개별소비세를 인상하되 전기요금 인상 등을 고려하여 LNG에 대한 세금을 인하해야한다”고 밝힘으로서 국내의 발전 산업에서는 석탄발전소의 석탄연료 중 일부를 LNG 연료로 변경하여 사용하는 등의 다양한 친환경 발전산업으로의 전환을 위한 대안들을 검토할 수 있는 환경이 조성되고 있다.
최근 몇 년 동안 중국으로부터 유입되어 가중된 국내의 미세먼지 등에 대한 국민들의 인식변화와 세계적으로 진행 중인 탈 원자력의 환경우선주의로의 패러다임 변화와 정부의 친환경정책에 부응하여야만 하는 석탄 화력발전소는 기존의 발전설비의 운영방식에서 획기적인 변신을 모색하여야만 하게 되었다. 이와 같은 정부의 강도 높은 미세먼지 저감 대책 등의 시행으로 석탄화력 발전소를 둘러싼 주변 경영환경의 변화는 기존의 전력생산방식에서 환경 친화적인 새로운 전력생산방식으로의 패러다임의 전환이 필요하다. 이에 국내의 대용량 석탄발전소에서 친환경 발전을 위해서는 기존의 환경설비의 신․증설만으로는 소기의 목적을 달성하는 데 어려움이 있다.
1990년대와 2000년대 초에 건설된 유연탄 화력 발전소의 대부분은 Retrofit 계획 중인 것으로 나타나고 있고, 대상설비의 총 발전용량은 11,000㎿로[4] 이의 10~20%를 천연가스 Reburning 기술을 적용하면 1,100 ~ 2,200㎿의 가스발전소 대체효과를 가져올수 있다. 미세먼지 등 온실가스의 배출량을 줄이는 방법으로 보일러의 연료로 사용되는 석탄의 총 발열량의 10~20%를 LNG 연료로 전환 사용함으로서 석탄 화력발전소의 발전 중단과 신설 LNG 발전소의 건설에 따라 발생하는 경제적인 손실을 줄이고, 친환경 출력 응동성을 높인 석탄 화력발전소를 운영함으로서 신재생에너지 도입에 따른 주파수 조정 역할을 수행하여 안정적으로 전력수급을 달성하면서 전력시장의 미래에 대한 불확실성을 최소화하는 방법의 하나로 석탄의 10~20%를 LNG 연료로 대체하는 Reburning 기술을 국내 표준 500㎿의 보일러에 적용 시 NOx의 저감 영향성에 대하여 살펴보고자 한다.
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