석탄가스화의 장점과 한계점

석탄가스화 수소 생산은 석탄을 고온 및 고압에서 산소 또는 증기와 화학반응을 통해 수소와 일산화탄소로 구성된 합성가스로 전환시키는 과정과 발생되는 유해가스를 정제하는 과정을 포함하고 있다. 석탄가 스화를 통한 수소 생산은 수십 년 동안 암모니아 등의 생산에 사용된 방식으로, 전 세계적으로 130개 이상의 생산시설이 운영되고 있다.¹⁷⁾ 또한 미국, 일본, 중국과 같은 해외 주요국에서도 수소사회 확산을 위 하여 석탄가스화를 통한 수소생산 기술 연구에 집중하는 경향을 보여 향후에도 석탄가스화 방식은 수소의 주요 공급원 역할을 담당할 것으 로 예상된다.

석탄가스화를 통한 수소생산의 가장 큰 장점으로 지목되는 것은 다른 방식을 통한 수소생산보다 경제성이 우수하다는 점이다. IEA 보고서¹⁸⁾ 는 중국의 수소 생산방식별 비용을 제시하고 있는데, 1kg의 수소를 생산하는 경우 석탄을 이용한 생산비용은 약 1달러 수준으로 천연가스

(약 1.8달러), 신재생전력(약 3달러), 일반적인 전력(약 5.4달러)보다

탁월한 경제성을 보이는 것으로 평가하고 있다. 또한 CCUS를 포함

17) IEA (2019). The Future of Hydrogen, p49 18) IEA (2019). The Future of Hydrogen, p51

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하는 석탄가스화의 경우에도 수소 1kg당 약 1.6달러의 생산비용을 보 여 CCUS를 포함하는 천연가스 개질방식(약 2.4달러), 신재생전력 및 일반 전력보다 여전히 낮은 수준의 생산비용을 보이고 있다.

석탄가스화 통한 수소 생산의 장점으로 석탄이 상대적으로 전 세계 에 풍부하게 매장되어 있는 자원이며, 석탄의 공급이 안정적으로 이루 어질 수 있다는 점도 이야기되고 있다. 또한 석탄을 가스화하는 기술 은 기존의 직접연소 방식보다 높은 효율을 얻을 수 있으면서 대기오염 물질을 낮출 수 있다는 점도 장점으로 꼽을 수 있는데, 석탄가스화를 통해 황 함유량이 높은 저급의 석탄도 에너지원으로 활용할 수 있다.

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Ⅲ-1] 중국의 수소 생산비용

자료: IEA(2019), The Future of Hydrogen p51

IEA 보고서¹⁹⁾에서 제시한 중국의 석탄가스화를 통한 수소생산 비용 을 살펴보면 전체 생산비의 약 50%가 자본적 지출(CAPEX; Capital Expenditures)로 구성되며, 운영비용(OPEX; Operating Expenditure)이

19) IEA (2019). The Future of Hydrogen, p50

제3장 수소 공급방식별 비교 분석 37

약 30~35%, 연료(석탄)비용이 15~20%로 구성되어 있다. 앞에서 언급 한 CCUS 추가하는 경우에 발생하는 비용의 대부분은 운영비용에 포 함되며, CCUS를 포함하는 석탄가스화 수소 생산비는 OPEX가 약

50%를 차지하는 것으로 추정된다. 또한 연료인 석탄 구입비용이 증가

하는 경우도 수소의 생산비용이 증가할 수 있다.

그러므로 저렴한 가격의 석탄을 확보하는 것과 CCUS를 추가하는 경우의 운영비용을 낮추는 방안을 고안하는 것이 석탄가스화를 통한 수소생산의 가장 큰 장점인 경제성을 확보하는데 중요한 요인으로 작 용할 것으로 생각된다.

석탄가스화를 통한 수소 생산의 가장 큰 한계점으로 지적되는 것은 생산과정에서 발생하는 CO₂의 처리 방법일 것이다. 석탄을 통해 수소 를 1톤 생산하는 과정에서 발생하는 CO2가 약 19톤으로 천연가스를 이용한 수소 생산보다 2배 높은 수준을 나타내고 있다.²⁰⁾ 이러한 문제 점을 해결하기 위하여 다양한 방식으로 CO2를 포집, 저장, 활용하는 기 술의 개발이 진행되고 있다. 석탄가스화에 따른 CO₂의 처리기술에 대 한 연구는 호주의 갈탄을 활용한 수소생산에 관심을 가지고 있는 일본 과 석탄가스화 기술 개발에 집중하고 있는 미국 등에서 진행되고 있다.

또한 CO₂를 배출하는 것 이외에도 석탄을 가스화하는 과정에서 부 수적으로 황산과 같은 유독물질들이 발생하며, 이러한 유독물질의 처 리도 문제점으로 지적되고 있다. 유독물질과 관련된 문제점은 해당 국 가 및 국제기구에서 엄격한 환경기준을 제시하고, 안전에 대한 규정을 강화하는 방식으로 대처할 필요성이 있다고 생각된다.

20) IEA (2019). The Future of Hydrogen, p49

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