순환경제 전문 미디어 그리니엄의 운영사인 그린펄스가 지난 1일 한국전력공사(KEPCO)의 육불화황(SF6) 분해시스템 준공식에 초대받았습니다.

황(S)과 불소(F)의 화합물인 SF6는 절연성능이 우수해 개폐기 등 전기설비의 절연가스로 사용되는데요. 문제는 SF6의 지구온난화지수(GWP)가 이산화탄소(CO2)의 2만 3,900배*에 달하는 대표적 온실가스란 점입니다.

한전은 친환경 전기설비로 대체하는 과정에서 발생하는 SF6 처리를 위해 2020년부터 관련 연구개발에 착수했습니다.

그린펄스는 한전의 고농도 SF6 분해 및 무해화 기술에 대한 온실가스 방법론 및 사업화에 대한 컨설팅(자문)을 진행하고 있습니다.

 

*SF6 1톤=2만 3,900 이산화탄소 톤

 

© 한전은 2020년 7월부터 고농도 SF6 분해 및 무해화 기술 연구개발에 착수했다_한전 제공

가장 강력한 온실가스인 SF6, 분해 핵심기술 확보한 한전 💡

SF6는 주로 고압 전기설비 내 절연가스로 사용됩니다. SF6의 낮은 전기전도 특성, 즉 절연 및 차단 성능이 우수해 화재 위험을 예방할 수 있기 때문입니다.

문제는 SF6는 현존하는 가장 강력한 온실가스란 점입니다. 교토의정서에서 규제하고 있는 6대 온실가스는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)입니다.

SF6는 전체 온실가스 배출량에서 차지하는 비중은 작지만, 강력한 온실가스입니다. SF6가 대기 중으로 배출되면 이를 흡수할 천연 흡수원이 없습니다. SF6는 대기상에 1,000년 이상 잔존하게 돼 온난화를 더욱 가속화합니다.

여기에 지난 몇 년간 재생에너지 확대와 전기자동차 보급 등으로 인해 계통연계 전기시설이 늘어날 것으로 예상되기에 전기설비내 충진된 SF6의 누출 및 폐기 과정에서 SF6 배출이 늘어날 것으로 예상됩니다.

 

© 고농도 SF6 분해 과정 모식도_한전 제공

한전, SF6 분해기술 통해 온실가스 1억 4000만 톤 절감 기대 ☁️

내구수명이 다된 전기설비의 교체가 이뤄짐에 따라 기존 설비에 포함된 SF6를 친환경으로 처리하는 방안이 필요해졌는데요. 앞서 설명한대로 한전 전력연구원은 2020년 7월부터 고농도 SF6 분해 및 무해화 기술 연구개발에 착수했습니다.

한전은 고농도 SF6를 1000°C 이상의 고온에서 열분해하고, 이때 발생하는 불화가스(HF) 등 유해물질을 냉각 및 중화하여 무해화하는 기술을 자체 개발하는데 성공했는데요.

한전은 SF6 97.5% 이상 분해 및 연간 60톤의 처리가 가능한 실증설비를 구축하고, 올해 6월 시운전을 통해 성능 검증도 완료했습니다. 7월 세계 최대 고농도 SF6 분해 및 플랜트 준공도 마쳤는데요.

한전은 SF6 분해 관련 원천기술로부터 설계·건설·운영 등 핵심기술을 확보했을뿐더러, 관련 지적재산권도 확보한 상황입니다.

한전은 2023년까지 기술 최적화를 완료할 계획입니다. 2024년부터는 전력설비에서 발생하는 SF6 또한 처리할 예정이며, 이를 통해 온실가스 배출량을 줄이는 것이 목표라고 한전은 강조했습니다.

한전은 현재 전력설비 내 보유 중인 SF6 6,000톤을 분해해 1억 4,000만 톤의 온실가스 절감을 기대합니다.

 

© 전남 나주에 위치한 한전 본사 전경_한전 제공

SF6 분해 기술, “국가 탄소중립 목표 실현에 기여할 주요 기술” 🧪

한전의 SF6 분해기술은 올해 기획재정부 혁신 우선과제로 선정됐습니다. 아울러 한전은 SF6 분해기술을 발전사 등으로 확대 적용하기 위해 각 기관과 상호협력할 계획입니다.

이날 준공식에서 한전은 한국수력원자력 및 서부발전과 ‘SF6 분해기술 선도 및 탄소중립 실현을 위한 업무협약(MOU)’도 체결했습니다.

프로젝트 책임자인 전력연구원 에너지환경연구소의 이중원 선임연구원은 “한전은 이번 상용화를 통해 전력 부문 ‘제로 포 그린(ZERO for green)’을 앞당겨, 2050년 탄소중립에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔습니다.

김숙철 한전 기술혁신본부장은 “탄소중립은 선택이 아닌 필수로서 한전이 보유한 SF6 처리기술을 전력사업 분야뿐만 아니라 철도 등 다른 산업 분야까지 확대할 계획”이라며 “국가의 탄소중립 목표 실현에 기여할 수 있는 주요 기술로 자리 잡을 수 있기를 희망한다”고 이야기했습니다.

 

© 육불화황(SF6)은 절연 및 차단 성능이 우수해 고압전기 설비 내 절연가스로 사용된다_Cambridge Sensotec, 홈페이지 캡처

에너지 부문 온실가스 배출량 3분의 2차지, 신기술 적용 및 확대 필요해 ⚡

한편, 해외에서도 SF6 규제에 나선 상황입니다. 유럽연합(EU)은 불소(F)를 구성 원소로 한 SF6, 과불화탄소(PFCs), 수소불화탄소(HFCs) 등을 포함한 F-Gas 총량규제를 2014년부터 시행 중입니다. F-Gas를 사용한 신규기기 개발을 금지하고 있고, 오는 2031년부터는 F-Gas가 적용된 신규기기 도입을 금지할 예정인데요. 미국 캘리포니아주 또한 전기설비 내 SF6 배출량 규제에 나섰습니다.

에너지 생산 및 소비 활동 등 전력사업 밸류체인(가치사슬) 전반에서 나온 배출량은 전체 온실가스 배출량(GHG)의 3분의 2를 차지합니다. 그리고 국내 온실가스 배출량 중 약 2억 톤 이상이 발전·송전·변전·배전 등 전력 부문에서 배출됐는데요.

허나, 전력 부문은 발전, 송전, 배전의 안정화 및 품질 등을 근거로 신기술 적용과 보급에 보수적입니다. 이 때문에 현재까지 전력 부문 온실가스 감축은 발전원의 다양화, 분산화 등 재생에너지 보급 확대가 전부였는데요.

2050년 탄소중립을 위해선 한전과 같은 신기술 적용 및 확대가 더욱 필요한 상황입니다.

 

*그린펄스는 한국전력공사, 발전자회사의 ZERO for Green을 지원합니다. 자세한 것은 하태상 책임연구원(greenpulse@greenpulse.kr)에게 문의하면 자세한 답변이 가능합니다.