원유를 대체할 차세대 에너지로 석탄이 꼽히고 있다.

이산화탄소와 오염물질 배출을 줄이면서 석탄에서 석유와 가스, 화학제품을 추출해 내는 고급 기술이 개발되고 있다. 석탄을 활용하되 ‘청정 석탄(그린콜, Green coal)에너지’로 만들어 활용하자는 방법이다.

세계 각국은 이를 원유를 대체할 가장 유망한 에너지원 중 하나로 보고 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 우리나라에서는 국책 연구소 및 대학에서 상용화 기술에 매진하고 있으며, 업계에서는 현재 SK에너지가 이 분야에서 선도적인 역할을 하고 있다.

석탄, 트라이레마 해결책으로 떠오르다
산업이 갈수록 고도화되고 다양해지면서 에너지 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 에너지 사용에는 환경문제가 필수적으로 따라온다. 경제 발전이라는 명분도 환경 파괴가 야기된다면 환영받을 수 없는 시대다. 한편으로는 전통적 에너지 공급원인 화석연료가 감소함에 따라 대체 에너지 자원 확보를 최대 현안으로 꼽고 있다.

일각에서는 이런 상황을 두고 트라이레마(Trilemma, 3가지 딜레마)라고 칭하기도 한다. 결국 ▲경제 발전 ▲에너지 확보 ▲환경 보존 이 세 가지 ‘충돌되는’ 명제를 모두 충족할 수 있는 에너지원 확보가 향후 우리 미래를 책임질 대체에너지의 필수조건이 된 것이다.

때문에 다양한 대체 에너지가 연구되고 있는 가운데 새삼스럽게 석탄이라는 화석원료가 미래 청정에너지로 각광 받고 있다는 점은 분명히 주목을 끌만한 대목이다.

과거 한동안 우리 경제발전의 원동력이 됐던 연료지만, 환경오염 주범이라는 불명예를 쓰고 역사의 뒤안길로 사라지는 듯 했던 석탄이 이제는 ‘깨끗한 친환경 석탄’으로 재탄생되고 있는 것.

그 동안 단점으로 꼽혔던 낮은 발열량과 황산화물·질소산화물 등의 환경오염 물질 배출이 줄어들고, 석탄을 합성석유·합성천연가스·화학제품 등으로 전환하는 새로운 기술 개발 노력이 진행되고 있기 때문이다.

이를 가능하게 한 것이 CTL(Coal to Liquid, 석탄액화기술)이다. 저급 석탄에서 수분과 불순물을 제거해 고급탄으로 바꾼 뒤 이를 수소·일산화탄소 등으로 가스화해 합성석유와 합성천연가스(SNG), 화학제품 등 다양한 에너지와 자원으로 전환하는 공법이다.

그러면서도 기존 기술력과 비교했을 때 이산화탄소와 공해물질 배출을 혁신적으로 감소시켰다. 때문에 이렇게 생산되는 석탄을 ‘그린콜(Green coal)로 부르고 있다.

단순히 석탄을 연소해 사용하는 것이 지금까지의 석탄 활용법이었다면, CTL은 가스화 공정을 통해 석탄을 합성가스·화학제품 등 전혀 다른 연료로 변모시킨다는 점에서 획기적인 기술로 평가되고 있다.

또 고급 석탄에 비해 상대적으로 확보하기 쉬워 석유 공급부족 및 이로 인한 고유가 가능성, 유가와 연동되는 천연가스 가격의 상승에 대비한 가장 경제적이고 적극적인 대처 방안으로 여겨지고 있다.

석탄은 매장량이 풍부하고 전세계에 고르게 분포돼 있어 경제적·안정적으로 조달이 가능하다. 가채매장량으로 볼 때 석유 40년, 천연가스 60년에 비해 석탄은 130여년이다.

미국·일본 등 세계각국, 청정석탄기술 개발에 총력
현재 남아프리카공화국의 사솔(남아공석탄석유가스공사) 등이 이 분야의 기술을 보유하고 있지만, 아직은 경제성이 낮고 이산화탄소 배출과 같은 해결해야 할 문제가 있어 본격적으로 보급되지는 않고 있다.

하지만 미국, 중국, 일본, 호주, 필리핀, 인도네시아 등 각국에서는 이를 해결하는 경제적인 청정 석탄에너지 기술을 개발하고 있다. 미국 에너지부(DOE)는 CTL 생산 규모가 2005년 일일 15만배럴에서 오는 2030년 일일 240만배럴로 늘어날 것으로 전망하는 등 유망한 사업으로 보고 있다.

오바마 미국 대통령은 “청정석탄기술은 미국의 에너지 독립을 실현할 수 있는 대안이다. 우리는 10년만에 달로 인류를 보냈듯이 석탄을 깨끗하게 태울 수 있는 방법 또한 찾아낼 수 있을 것”이라며 이 기술개발에 대규모 자금을 투자하겠다고 밝힌 바 있다.

일본은 지난 80년대부터 CTL기술 개발에 매진해왔으며, 현재 이에 대한 상업화 타당성을 검토중인 것으로 알려졌다. 중국의 경우에도 에너지 수요증가에 대비, 2020년까지 석유사용량의 10%를 청정석탄으로 대체하겠다는 목표를 세워두고 있다.

우리나라도 지식경제부가 수립한 ‘그린에너지산업 발전전략’에 CTL(석탄액화)을 포함시켰다. 현재 연구소 및 대학에서 소규모 설비를 이용해 상용화 기술을 개발 중이며, SK에너지와 포스코 등이 연구에 나서고 있다.

SK에너지, 그린콜 파일럿 플랜트 준공 전망
특히 SK에너지는 청정 석탄에너지 기술을 저탄소 녹색성장 추진의 전략 분야로 선정하고 2008년부터 Green Coal 개발 부서를 구성, 기술 개발에 매진하고 있는 등 이 분야에서 선도적인 움직임을 보이고 있다.

작년에는 지식경제부·포스코·한국에너지기술연구원·고등기술연구원 등과 MOU를 체결하고 ‘청정 석탄에너지 공동 개발을 위한 협력체제’를 구축해뒀다.

일각에서는 올해 안에 CTL을 실증할 수 있는 ‘파일럿 플랜트(시험설비)’를 준공할 것이라는 전망도 나오고 있다.

구자영 SK에너지 사장은 이를 “세상을 바꿀 획기적 기술”, “미래의 먹을거리”로 평가하고 5년 내 그린콜 상업화를 공언한 바 있다. 최근에는 남아공을 직접 방문해 CTL 기술을 보유하고 있는 사솔과의 협력을 직접 주도하고 돌아오기도 했다.

SK에너지 측은 최종 기술개발이 성공하면 울산 컴플렉스에 석탄에서 추출한 합성가스를 이용해 메탄올 등 화학제품을 생산하는 생산 공정을 건설하는 방안도 검토하고 있다.

또 여기에 2014년부터 2018년까지 1조8천억원을 투자, 해외 저급탄 광산부근에 석탄을 액화해 석유로 만드는 공장도 준공할 계획인 것으로 전해졌다. SK에너지 관계자는 “석유 대체 에너지를 찾아야 할 경우, 석탄은 가까운 미래에 가장 유망한 대체에너지가 될 것”이라며 “석유 및 천연가스 대비 매장량이 3배에 달하는 석탄의 풍부한 매장량이 강점”이라고 밝혔다.

[기사 전문은 EBN화학정보 250호 참조]

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