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KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 55 중국 석탄 가스화 기술 현황 허 려 화 유 영 돈윤 용 승김 형 택* 고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터, *아주대학교 에너지시스템학부 The Status of Coal Gafisification Technology in China Li-hua Xu , Young-don Yoo, Yong-seung Yun, and Hyung-taek Kim* Plant Engineering Center, Institute for Advances Engineering, Gyeonggi-Do 449-863, Korea *Division of Energy System Research, Ajou University, Gyeonggi-Do 443-749, Korea Abstract: 중국 석탄 가스화 산업은 GE Energy, Shell 등과 같은 외국 기업들에 의해 최근까지 시장이 주도되었으나, 2000년대 후반부터는 중국 정부의 지원하에 대형 석탄 가스화 연구 개발 프로젝트가 진행되면서, 중국 석탄 가스기술의 비약적인 발전과 더불어 점차 자국 기술의 시장 점유율을 높이고 있다. 특히, 자체 개발된 가스화기를 중국 내에서 실증 과정을 통한 설계 및 운전 경험 확보를 통해 기존 선진국의 가스화 기술과 비교하여 경쟁력 있는 기술로 의 발전을 꾀하고 있다. 2,000/일급 이상 처리가 가능한 대표적인 상업용 가스화기로는 습식가스화 기술인 OMB 가스화기, 건식 가스화 기술인 TPRI 가스화기를 들 수 있다. OMB 가스화기의 경우, 25개 기업에서 72개의 가스화기 가 운영 또는 건설되고 있고 메탄올과 같은 화학원료 제조 목적으로 사용되고 있다. 특히, 현재 건설 중인 미국 텍사스 Valero2,500/일 규모의 5기의 가스화기로부터 수소를 생산하는 프로젝트에 OMB 가스화기를 적용하고 있으 , 2012년부터 건설 예정인 미국 펜실베니아주 Schuylkil County270 MW 규모의 IGCC 발전소에 TPRI 가스화기 를 적용하는 것으로 발표되어, 중국 가스화 기술은 기존 미국이나 유럽의 가스화기 선진업체와 동등한 기술 수준에 도달된 것으로 판단된다. Keywords: coal, gasification, gasifier, China 1. 서 1) 중국 석탄 매장량은 세계 3위로, 1차 자원 중에 서 석탄 소비량이 가장 많은 국가로, 향후 석탄은 에너지 안보와 석유 및 천연가스 대체 에너지원으 로 신뢰성 있는 자원으로 간주되고 있다. 그러나, 석탄 이용 기술은 여전히 낙후되어 있으며 에너지 효율은 낮고 많은 환경 문제를 야기하고 있어 석 탄 이용 효율의 증가와 오염물질 배출을 획기적으 로 저감할 수 있는 청정석탄기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 특히 석탄 가스화 기술 은 청정석탄이용 뿐만 아니라 석유 및 천연가스의 수입 의존도를 낮추는 중요한 해법을 제시해 줄 주저자 (E-mail: [email protected]) 술 있는 대안 기술로 인식되고 있다. 중국에서 석탄 가스화를 기반으로 한 대형 석탄 화학 산업은 1980년대부터 국외 기술을 도입하여 건설하면서 활기를 띠기 시작하였다. 그러나 초기 도입된 외국 가스화 기술들의 기술 완성도가 낮아 중국은 국외 기술들의 시험장이 되는 현상까지 나타나게 되었다. 일부 도입된 가스화 기술들은 많 은 시간에 거쳐 추가 투자와 개선을 거쳐 생산에 투입하는 등 대가를 치렀다. 무분별한 외국 기술 도입에 따른 문제점을 해결하기 위한 방안 중에 하나로, 1990년대부터 자체 석탄 가스화기 개발을 위한 본격적인 연구개발이 시작되어 현재는 최소 2개 이상의 상업화 가능한 기술을 보유한 수준까 지 발전되어 기존 선진 가스화 기술 보유사와 경 쟁 관계에 접어든 것으로 판단된다. 2000년대 후 총설

중국 석탄 가스화 기술 현황 - cheric.orgKIC News, Volume 15, No. 1, 2012 55 중국 석탄 가스화 기술 현황 허 려 화†⋅유 영 돈⋅윤 용 승⋅김 형 택*

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  • KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 55

    중국 석탄 가스화 기술 현황

    허 려 화†⋅유 영 돈⋅윤 용 승⋅김 형 택*

    고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터, *아주대학교 에너지시스템학부

    The Status of Coal Gafisification Technology in China

    Li-hua Xu†

    , Young-don Yoo, Yong-seung Yun, and Hyung-taek Kim*

    Plant Engineering Center, Institute for Advances Engineering, Gyeonggi-Do 449-863, Korea

    *Division of Energy System Research, Ajou University, Gyeonggi-Do 443-749, Korea

    Abstract: 중국 석탄 가스화 산업은 GE Energy, Shell 등과 같은 외국 기업들에 의해 최근까지 시장이 주도되었으나,

    2000년대 후반부터는 중국 정부의 지원하에 대형 석탄 가스화 연구 개발 프로젝트가 진행되면서, 중국 석탄 가스화

    기술의 비약적인 발전과 더불어 점차 자국 기술의 시장 점유율을 높이고 있다. 특히, 자체 개발된 가스화기를 중국

    내에서 실증 과정을 통한 설계 및 운전 경험 확보를 통해 기존 선진국의 가스화 기술과 비교하여 경쟁력 있는 기술로

    의 발전을 꾀하고 있다. 2,000톤/일급 이상 처리가 가능한 대표적인 상업용 가스화기로는 습식가스화 기술인 OMB

    가스화기, 건식 가스화 기술인 TPRI 가스화기를 들 수 있다. OMB 가스화기의 경우, 25개 기업에서 72개의 가스화기

    가 운영 또는 건설되고 있고 메탄올과 같은 화학원료 제조 목적으로 사용되고 있다. 특히, 현재 건설 중인 미국 텍사스

    주 Valero에 2,500톤/일 규모의 5기의 가스화기로부터 수소를 생산하는 프로젝트에 OMB 가스화기를 적용하고 있으

    며, 2012년부터 건설 예정인 미국 펜실베니아주 Schuylkil County에 270 MW 규모의 IGCC 발전소에 TPRI 가스화기

    를 적용하는 것으로 발표되어, 중국 가스화 기술은 기존 미국이나 유럽의 가스화기 선진업체와 동등한 기술 수준에

    도달된 것으로 판단된다.

    Keywords: coal, gasification, gasifier, China

    1. 서 론

    1)

    중국 석탄 매장량은 세계 3위로, 1차 자원 중에

    서 석탄 소비량이 가장 많은 국가로, 향후 석탄은

    에너지 안보와 석유 및 천연가스 대체 에너지원으

    로 신뢰성 있는 자원으로 간주되고 있다. 그러나,

    석탄 이용 기술은 여전히 낙후되어 있으며 에너지

    효율은 낮고 많은 환경 문제를 야기하고 있어 석

    탄 이용 효율의 증가와 오염물질 배출을 획기적으

    로 저감할 수 있는 청정석탄기술에 대한 연구를

    지속적으로 진행하고 있다. 특히 석탄 가스화 기술

    은 청정석탄이용 뿐만 아니라 석유 및 천연가스의

    수입 의존도를 낮추는 중요한 해법을 제시해 줄

    †주저자 (E-mail: [email protected])

    술 있는 대안 기술로 인식되고 있다.

    중국에서 석탄 가스화를 기반으로 한 대형 석탄

    화학 산업은 1980년대부터 국외 기술을 도입하여

    건설하면서 활기를 띠기 시작하였다. 그러나 초기

    도입된 외국 가스화 기술들의 기술 완성도가 낮아

    중국은 국외 기술들의 “시험장”이 되는 현상까지

    나타나게 되었다. 일부 도입된 가스화 기술들은 많

    은 시간에 거쳐 추가 투자와 개선을 거쳐 생산에

    투입하는 등 대가를 치렀다. 무분별한 외국 기술

    도입에 따른 문제점을 해결하기 위한 방안 중에

    하나로, 1990년대부터 자체 석탄 가스화기 개발을

    위한 본격적인 연구개발이 시작되어 현재는 최소

    2개 이상의 상업화 가능한 기술을 보유한 수준까

    지 발전되어 기존 선진 가스화 기술 보유사와 경

    쟁 관계에 접어든 것으로 판단된다. 2000년대 후

    총설

  • 총설

    56 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    프로젝트 명 연구기관 시작연도

    석탄가스화

    기초연구 프로젝트

    - 석탄 열분해 가스화와 고온정제 공정에 대한 기초연구 타이왠(Taiyuan, 太原) 이공대학교 등 1999년

    - 대규모 고효율 분류층 석탄 가스화 기술에 대한 기초

    연구화뚱(Huadong, 华东) 이공대학교 등 2004년

    - 석탄 등 탄소 함유 고체 원료의 대규모 고효율 청정 가

    스화의 기초연구화뚱(Huadong, 华东) 이공대학교 등 2010년

    병합생산 기초연구

    프로젝트

    - 석탄 가스화와 석탄 가스 열분해에 의한 합성가스의

    병합생산 응용의 기초연구타이왠(Taiyuan, 太原) 이공대학교 등 2005년

    Table 1. 중국 “973 계획” 중 석탄가스화 프로젝트 현황

    반에 들어서면서 석탄화학산업의 붐과 발전 시장

    에 IGCC 기술의 적용에 따라 2020년에는 중국 석

    탄 가스화기 수요는 2250기 정도일 것으로 예상되

    며, 중국은 세계 최대 석탄 가스화기 시장이 될 것

    으로 전망된다[1].

    2. 중국 석탄 가스화 연구 현황

    2050년까지 에너지 기술 발전 로드맵에 의하면

    2020년까지 석탄 고효율 청정이용 기술, 석탄 이

    용 에너지 및 화학 공업 체계 형성 목표로 하고 있

    다[2]. 1997년 6월 4일 중국 과학기술리더 제3차

    회의에서는 을 제정

    하였으며, 의 근거 하

    에 중국과학기술부에서 “973 계획”을 실시하였다.

    Table 1에는 “973 계획”에서 석탄 가스화 관련된

    기초연구 과제를 나타내었다.

    또 다른 연구 개발 프로그램인 “863 계획”은

    1986년 3월부터 시작한 고급기술발전 계획으로,

    바이오매스, 정보, 레이저, 우주, 자동화, 에너지,

    신재료 등 7개의 영역에 대해 중점 개발하기 위한

    프로젝트이다. 중국 국민 경제 발전 목표와 방향을

    제정하는 5년 계획인 “십오 계획” 기간(2001∼

    2005년)에 수행된 “863 계획” 프로젝트들과 “십일

    오 계획”기간(2006∼2010년)에 수행된 “863 계

    획” 프로젝트들을 Table 2에 나타내었다. “십오 계

    획”, “십일오 계획” 기간 동안에 수행된 석탄 가스

    화 관련 프로젝트에 의해 중국 자체 석탄 가스화

    기술의 실증이 진행되어 상용화의 기반을 확보한

    것으로 판단된다[3]. 또한, 석탄 가스화기 개발과

    함께 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 전력생산

    과 화학원료(특히, 메탄올)를 동시에 생산할 수 있

    는 병합 공정에 대한 연구도 활발히 진행되어 석

    탄 가스화를 기반으로 한 경제성 확보가 가능한

    공정 개발에 중점을 두고 있음을 알 수 있다.

    3. 중국 석탄 가스화 산업 현황

    3.1. 국외 도입된 석탄 가스화 설비 설치 현황

    중국은 자체적으로 확보한 소용량의 고정층 가

    스화 기술을 보유하고 있어, 이미 수천기 이상의

    대기압 고정층 가스화기가 운전되어 왔다. 그러나

    석탄화학에 필요한 대용량의 석탄 가스화 기술은

    확보되지 않아 1980년대 초부터 외국의 석탄 가스

    화 기술을 도입하기 시작하였다.

    1980년대에는 Lurgi사의 FBDB (Fixed Bed Dry

    Bottom) 가스화기가 도입된 이후, 점차 대용량 가

    스화기의 필요성이 대두되면서, 단일 가스화기로

    대량의 석탄이 처리 가능한 분류층 가스화기가 상

    업화 가능한 수준에 도달되었다.

    분류층 가스화기에서 가장 먼저 상업화된 Texaco

    (현 GE Energy)사의 석탄 슬러리 가스화 설비가

    도입되여 암모니아 생산 혹은 메탄올과 같은 화학

    원료 생산에 이용하게 되었다. 현재 중국에서 대량

    의 석탄을 가스화할 수 있는 상업화 실적이 있는

    기술은 대략 13가지 정도로, 해외 기술 4가지, 중

    국 자체 기술 9가지가 있다. 외국 기술로는 미국의

    GE Energy사, 네덜란드 Shell사, 독일 Lurgi사 및

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 57

    기간 사업명 프로젝트명 연구기관

    2001

    2005

    (십오 계획)

    석탄 가스화기술

    연구

    - 신형 석탄슬러리 가스화 기술 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    - 2단식 미분탄가압가스화 기술 시안(Xi’an, 西安) 열공정 연구원

    - Non-slag/slag 2단식 석탄 가스화로 칭화(Tsinghua, 淸华) 대학

    - 석탄 지하가스화 안정적 제어기술의 연구 중국 광업대학교(북경)

    - 석탄-천연가스 병합가스화에 의한 합성가스 제조 중국과학원

    고온석탄가스

    정제 기술- 신형 석탄 가스 고온정제 기술 연구개발 석탄과학연구총원

    IGCC

    시범 프로젝트

    - IGCC 발전소 설계 시안(Xi’an, 西安) 열공정연구원

    - 석탄가스화발전과 메탄올 병합생산 시스템 핵심기술의

    연구개발과 시범얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    2006

    2010

    (십일 오

    계획)

    석탄가스화 기술

    - 2,000톤/일 신형 석탄슬러리 가스화 기술 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    - 2,000톤/일 규모 건식미분탄 가압가스화 기술개발 및

    시범공정시안(Xi’an, 西安) 열공정 연구원(TRPI)

    - 미분탄 가압수송 가스화기술중국과학원 베이징(Beijing, 北京)

    공정열물리 연구소

    가스터빈

    개조,

    F-T 합성기술

    - 저오염 합성가스 가스터빈 개조 기술 중국과학원 베이징(Beijing, 北京)

    공정열물리 연구소

    - 100만 톤 규모 저온 F-T 합성 오일 기술 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    - 10-100만 톤 규모 합성오일 제조기술중국과학원 산시(Shanxi, 山西)

    석탄화학 연구소

    IGCC와 병합생산 시스템의 운행 및 통합기술

    동남대학교

    시안(Xi’an, 西安) 열공정 연구원(TRPI)

    얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    중국과학원 베이징(Beijing, 北京)

    공정열물리 연구소

    료닝(Liaoning, 辽宁)성 연소공정

    기술 센터

    IGCC와 병합생산 시스템의 시범공정

    루안(Lu’an, 潞安) 그룹

    얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    화넝(Huaneng, 华能) 그룹

    화땐(Huadian, 华电) 그룹

    뚱관(Dongguan, 东莞),

    전력화학 산업그룹

    핵심 프로젝트

    - 고회융점 석탄가압 분류층 가스화 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 그룹

    - 가압 회용융 유동층가스화 석탄가스화 기술 개발 및 공

    업 시범 찐청(Jincheng, 锦城)무연탄 광업그룹

    목표지향

    프로젝트

    - 분류층 분급 산소공급 석탄가스화 에너지 절감 기술 연

    구 및 시범칭화(Tsinghua, 淸华) 대학교

    - 분류층 비회용융 석탄가스화 에너지 절감 기술연구 및

    시범시버이(Xibei, 西北) 화공 연구원

    탐구지향

    프로젝트

    - 신형 바이오매스와 석탄 혼합 공급 가스화 장비 및 공정

    개발석탄과학 연구원 총원

    - 유동층 석탄과 바이오매스 혼합 공급 가스화 공정 기초

    연구

    중국과학원 산시(Shanxi, 山西)

    석탄화학 연구소

    Table 2. 중국 “863” 계획으로 수행된 석탄 가스화 연구

  • 총설

    58 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    Figure 1. 중국의 주요 해외 가스화 기술 적용 현황.

    Siemens사며, 이들 주요 업체의 지역별 석탄 가스

    화 기술 분포는 Figure 1에 나타내었다[4].

    2010년까지 중국에서 외국 상업용 가스화기를

    운영 또는 건설 중인 63개 기업 중에서 27개 기업

    에서 GE Energy 가스화 기술, 19개 기업은 Shell

    가스화기, 12개 기업은 Lurgi 가스화기, 5개 기업

    은 Siemens 가스화기를 도입하였다.

    중국 내에 적용한 외국 가스화 기술 중에서 가

    장 실적이 많은 GE Energy 가스화기(구 Texaco

    가스화기)는 기존 고정층 가스화 공정과 비교하여

    환경오염이 상대적으로 적고(회재를 슬랙으로 처

    리, 합성가스 내의 타르 발생이 거의 없음), 합성가

    스 생산량이 많고, 고압하에서 안정적인 연속운전

    이 가능한 장점을 가지고 있다. 주로, 암모니아, 메

    탄올 생산 등에 약 20년의 발전 역사를 가지고 있

    다[5]. 2010년 6월 기준으로, 27개소에서 60여 개

    의 가스화기가 운전 중이며, 21개 기업에서는 메

    탄올을 생산하고 있다. GE Energy 가스화 기술 도

    입 설비 운영 현황은 Table 3에 나타내었다. 표에

    서 왼쪽 일련 번호는 Figure 1의 중국 지도 내에

    표시된 숫자를 나타낸다.

    Shell 가스화 기술은 분류층 건식 가스화 기술로

    서, 역청탄, 갈탄 등 다양한 석탄을 원료로 사용할

    수 있고, 탄소전환율 99% 이상으로 높고, 합성가

    스 내 유효가스(CO+H2) 성분이 89% 이상인 특징

    을 갖는다. GE Energy 가스화기보다 중국 진출이

    늦은 2001년 중국 후버이(Hubei,湖北)성 쐉환

    (Shuanghuan,双环)화공그룹에 최초 Shell사 가스

    화 기술 도입 협약을 체결하였으며, 2006년 5월

    시운전 성공하였다[6]. 현재까지 19개 기업에서

    Shell 가스화 기술을 도입하였으며, 십여 개의 가

    스화기가 운전 중 혹은 설치중이며, 생성된 합성가

    스를 이용하여 메탄올과 암모니아를 최종생산품으

    로 생산하고 있다. Shell 가스화 기술을 이용한 주

    요 기업 및 생산 현황은 Table 4에 정리하였다.

    Lurgi 가스화 기술은 1940년대 독일에서 개발되

    었고, 현재 세계에서 건설 실적이 가장 많은 가스

    화 기술이다. 중국에서는 1950년대에 화학비료공

    장에서 최초로 Lurgi 가스화 기술을 도입하기 시

    작하여 현재 12개 기업에서 사용하고 있으며, 주

    로 연료가스, 암모니아, 메탄올, 합성오일 등을 생

    산하고 있다. 고정층 가스화 방식인 Lurgi 가스화

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 59

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)주요 최종 생산품

    1 산뚱(Shandong, 山东) 루난(Lunan, 鲁南) 화학비료공장(1호기) 2*360 암모니아, 메탄올

    2 산뚱(Shandong, 山东) 루난(Lunan, 鲁南) 화학비료공장(2호기) 1*360 암모니아, 메탄올

    3 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 궈훙(Guohong, 国宏)화공주식회사 3*1000 CO, 메탄올

    4 중국석유화학 치루(Qilu, 齐鲁) 석유화학제2 화학비료가스화 3*500 옥소알콜

    5 리화이(Lihuayi, 利华益) 그룹 옥소알콜

    6 상하이(Shanghai, 上海) Coking&Chemical 그룹(1호기) 4*500 메탄올(30만 톤)

    7 상하이(Shanghai, 上海) Coking&Chemical 그룹(2호기) 3*500 메탄올(30만 톤)

    8 상하이(Shanghai, 上海) Coking&Chemical 그룹(3호기) CO, 메탄올

    9 사안시(Shanxi,陕西) 워이허(Weihe, 渭河) 석탄화공그룹(1호기) 3*750 메탄올(20만 톤)

    10 사안시(Shanxi,陕西) 선무(Shenmu, 神木) 화학공업회사(1호기) 3*450 메탄올

    11 사안시(Shanxi,陕西) 워이허(Weihe, 渭河) 석탄화공그룹(2호기) 1*800 암모니아, 메탄올

    12 사안시(Shanxi,陕西) 선무(Shenmu, 神木) 화학공업회사(2호기) 2*1500 메탄올

    13 사안시(Shanxi,陕西) 중화이예(ZhonghuaYiye中华益业) 에너지투자주식회사 메탄올(60만 톤)

    14 옌쩌우(Yanzhou,兖州) 석탄 위린(Yulin,榆林)에너지화학주식회사 3*1500 메탄올(230만 톤)

    15 사안시(Shanxi,陕西) 얜창(Yanchang,延长) 석유그룹 위린(Yulin,榆林)정유회사 2*1000 메탄올

    16 안후이(Anhui,安徽) 화이화(Huaihua,淮化)그룹 주식회사 3*500 메탄올(30만 톤)

    17 쟝수(Jiangsu, 江苏)중국석유화학남경화학공업회사 2*1400 CO, 메탄올

    18 쟝수(Jiangsu, 江苏)후이썽(Huisheng, 惠升) 화공주식회사 3*500 CO, 메탄올

    19 쟝수Jiangsu, 江苏)중국석유화학 찐링(Jinling, 金陵) 화학공업공사 화학비료공장 3*1000 H2, 암모니아

    20 허이룽쟝(Herlongjiang,黑龙江) 호우랑(HaolIang, 浩良) 화학비료공장 3*500 메탄올(60만 톤)

    21 따롄(Dalian, 大连) 따화(Dahua,大化) 그룹 주식회사 2*1400 메탄올(50만 톤)

    22 꾸이쩌우(Guizhou,贵州) 찐링(Jinling,金陵) 화공주식회사 3*1500 암모니아, 메탄올

    23 신쟝(Xinjiang,新疆) 쿠이툰(Kuitun,奎屯) 화공주식회사 암모니아(30만 톤), 요소

    24 너이멍구(Neimenggu,内蒙古) 중국중화그룹회사 옥소알콜

    25 너이멍구(Neimenggu,内蒙古) 씬오우(Xin’ao,新奥)그룹 3*1500 메탄올(60만 톤)

    26 너이멍구(Neimenggu,内蒙古) 선화(Shenhua,神华) 뽀우터우(Baotou,包头) 석탄

    화공주식회사

    7*1500

    27 너이멍구(Neimenggu,内蒙古) 싼워이(Sanwei,三维) 석탄화공 과학기술 주식회사 메탄올(120만 톤)

    Table 3. 중국 내에서 GE Energy 가스화기 운전 현황

    기술은 합성가스 냉각 시 발생되는 타르 및 폐수

    처리 공정이 복잡한 단점을 가지고 있어, 현재는

    분류층 방식에 비해 실적이 저조한 실정이다. 기존

    Lurgi 가스화 설비 이용 기업현황은 Table 5에 나

    타내었다.

    분류층 가스화기술과 비교하여 고정층 가스화

    기술은 1기당 처리할 수 있는 석탄 처리량에 제한

    이 있어 동일한 석탄 처리량을 가스화 하는데 상

    대적으로 많은 가스화기가 필요하다. 이러한 단점

    을 극복하기 위해 최근 Lurgi사에서는 기존 Mark

  • 총설

    60 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품

    28 따랜(Dalina, 大连)따화(Dahua,大化) 그룹 주식회사 1*1100 메탄올(30만 톤)

    29 턘진(Tianjin,天津) 보하이(Bohai,渤海) 화공그룹 소다 공장 2*2000 암모니아/메탄올(50만톤)

    30 꾸이쩌우(Guizhou,贵州)성 탠푸(Tianfu,天府) 화공주식회사 2*2000 암모니아(30만 톤),

    DME(15만 톤)

    31 허난(Henan,河南)성 허삐(Hebi,赫壁)석탄화공주식회사 1*2100 메탄올(60만 톤)

    32 허난(Henan,河南)성 룽위(Longyu,龙宇) 석탄화공주식회사 1*2700 메탄올(50만 톤)

    33 허난(Henan,河南)성 융청(Yongcheng, 永城) 석탄전력(그룹)주식회사 1*2100 메탄올(50만톤)

    34 허난(Henan,河南)성 쭝왠(Zhongyuan,中原) 따화(Dahua,大化)주식회사 1*2100 메탄올(50만 톤)

    35 허난(Henan,河南)성 카이샹(Kaixiang,开祥)화공주식회사 1*1100 메탄올(30만 톤)

    36 산시(shanxi, 山西)성 따퉁(Datong,大同) 석탄주식회사 1*2700 메탄올 (60만 톤)

    37 후버이(Hubei,湖北)성 쐉환(Shuanghuan,双环)화공그룸 주식회사 1*960 암모니아(20만 톤)

    38 Sinopec 후버이(Hubei,湖北)성 화학비료회사 1*2000 암모니아(30만 톤),

    메탄올(20만 톤)

    39 Sinopec 후버이(Hubei,湖北)성 안칭(Anqing,安庆) 지사 1*2200 암모니아(30만 톤)

    40 광시(Guangxi,广西)성 리유쩌우(Liuzhou,柳州)화공주식회사 1*1300 암모니아(30만 톤)

    41 Sinopec 후난(Hunan,湖南)성 웨양(Yueyang,岳阳)회사 1*2200 암모니아(30만 톤)

    42 윈난(Yunnan,云南)성

    턘안(Tian’an,天安)화공주식회사

    1*2700암모니아(30만 톤)

    43 윈난(Yunnan,云南)성 짠화(Zhanhua,詹化) 주식회사 1*2700 암모니아(50만 톤)

    44 윈난(Yunnan,云南)성 윈텐화(Yntianhua,云天化) 그룹 1*1100 메탄올(26만 톤),

    암모니아(50만 톤)

    45 너이멍구(Neimenggu,内蒙古) 선화(Shenhua,神华) CTL 주식회사 2*2200 고순도 수소 626톤/일 생산

    46 너이멍구Neimenggu, 内蒙古)따탕(Datang,大唐) 암모니아 공장 3*2800 암모니아

    Table 5. 중국에서 Lurgi 가스화기 운전 현황

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품

    47 산시(Shanxi, 山西) 화학비료공장, 1기 5(4+1) 암모니아(45만 톤)

    48 산시(Shanxi, 山西) 화학비료공장, 2기 3 암모니아(20만 톤)

    49 산시(Shanxi, 山西) 루안(Lu’an) 석탄합성오일 주식회사 6 합성오일(16만 톤)

    50 닝쌰(Ninxia, 宁夏) 따탕(Datang, 大唐)국제 발전주식회사 48(45+3) SNG

    51 선화(Shenhua, 神华) 닝머이(Ningmei, 宁煤) 석탄그룹 프로필렌(52만 톤)

    52 허난(Henan,河南) 석탄가스그룹 이마(Yima, 义马)가스화공장 5

    53 하얼빈(Ha’erbin, 哈尔滨) 가스화공장 5 연료가스

    54 윈난(Yunnan,云南) 제화(Jiehua, 解化)그룹 합성암모니아(30만 톤)

    55 란쩌우(Lanzhou, 兰州) 가스화공그룹회사 5 메탄올(20만 톤)

    56 신쨩(Xinjiang, 新疆) 광후이(Guanghui, 广汇) 신에너지 주식회사 메탄올(120만 톤)

    57 궈땐(Guodian, 国电) 너이멍구(Neimenggu, 内蒙古) 에너지 주식회사 암모니아(30만 톤)

    58 너이멍구(Neimenggu, 内蒙古) 따탕(Datang, 大唐) 국제 발전주식회사 메탄올(167만 톤)

    Table 4. 중국에서 Shell 가스화기 운전 현황

    IV 가스화기보다 처리 용량이 2배인 Mark+ 가스 화기를 개발하고 있다[7].

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 61

    No. 기업 명칭 규모

    (기수*톤/일)최종 생산품

    59 닝쌰(Ninxia, 宁夏) 닝뚱(Ningdong, 宁东) 에너지화공기지 5*2000

    2*2000

    폴리프로필렌(50만 톤), DME(83만 톤)

    메탄올(60만 톤)

    60 산시(Shanxi, 山西)성 란화(Lanhua, 兰花)그룹 2*2000 암모니아(30만 톤)

    61 쟝수(Jiangsu, 江苏)링구(Linggu, 灵谷) 화공주식회사 2*1000 암모니아(30만 톤)

    62 안후이(Anhui,安徽) 화이난(Huainan, 淮南)그룹 주식회사 2*1000 암모니아(30만 톤)

    63 꾸이쩌우(Guizhou,贵州)성 카이양(Kaiyang, 开阳) 화공회사 암모니아(50만 톤)

    Figure 2. 중국 자체 가스화 기술 적용 가스화 설비 현황.

    Table 6. 중국에서 Siemens 가스화기 건설 현황

    Siemens사의 분류층 가압 가스화 기술은 1970

    년대 말부터 연구 시작되었고, 1984년부터 1990년

    까지 6년간 갈탄이용 가스화 운전 실적이 있으며,

    아직까지는 고회분, 고용융점 석탄에 대한 상업화

    설비가 가동된 실적은 없다. Siemens 가스화기에

    서 생성된 합성가스 내 유효가스인(H2+CO) 성분

    함량이 90% 이상인 장점을 가지고 있다. 현재 중

    국 국내에서 5개 기업에서 Siemens 가스화 기술을

    도입하여 건설하고 있으며, 주로 암모니아와 DME

    및 메탄올 생산을 목적으로 하고 있다. Table 6에

    현재 건설 중인 가스화 설비 현황을 나타내었다.

    3.2. 중국 자체 석탄 가스화 기술 개발 설비 설

    치 현황

    중국에서는 1980년대부터 석탄 가스화 관련 기

    초연구를 시작하였으며, 현재 다양한 자체기술을

    개발하고 있으며 일부는 이미 상업화되어 많은 운

    전실적을 보유하고 있다. 그중 대표적인 분류층 가

    스화 기술로는 OMB 기술, TPRI 기술, Tsinghua

    기술, HT-L 기술 및 MCSG 기술이 있으며 유동층

    가스화 기술로는 ICC 기술 등이 있다. 또는 Lurgi

    고정층 가스화기를 개량한 고정층 가스화 기술로,

    Sedin 기술이 있다. Figure 2에는 중국 자체 개발 석

  • 총설

    62 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    탄 가스화기의 건설 혹은 운전 현황을 나타내었다.

    OMB (Opposite Multi Burner) 가스화 기술은

    화뚱(Huadong, 华东) 이공대학교, 석탄 슬러리 가

    스화 및 석탄화공 국가 공정 연구센터, 중국 턘천

    (Tianchen, 天辰)화학공정회사가 중국 국가기획위

    원회와 중국 국가과학기술부의 지원 하에 파일롯

    설비(22 톤/일, 석탄 기준)를 개발하였다. OMB 가

    스화 기술은 습식과 건식 방법이 있으며, 습식 가

    스화는 석탄 슬러리를 이용하고, 건식법은 미분탄

    을 공급원료로 이용한다. OMB 습식 가스화 운전

    압력은 2.5∼8.5 MPa이고, 운전온도는 1300∼

    1400 ℃이다. 파일롯 설비 운전 결과 OMB 석탄

    슬러리 가스화 공정은 탄소전환율이 98% 이상이

    고, 냉가스 효율은 73%이며, 유효가스(H2+CO) 성

    분 함량이 83%이상인 결과를 얻었다. 이어서 중

    국과학기술부와 중국 국가발전개혁위원회의 전폭

    적인 지원 하에 “십오 계획”기간(2001∼2005년)

    에 산뚱(Shandong,山东) 루난(Lunan, 鲁南)에

    1,150톤/일 규모 시범 설비를 건설하였고[8], 2005

    년 6월에 시운전을 성공하였다. 현재는 8개의 기

    업에서 19개의 OMB 가스화기가 운전 중이고, 17

    개 기업에서 53개의 석탄 가스화기를 건설 중인

    것으로 알려져 있다. 특히, 미국 텍사스주 Valero

    에 2,500톤/일 규모의 가스화기 5개를 건설하여

    수소를 생산하는 프로젝트에 OMB 가스화기를 적

    용한 것으로 알려져 있다[9].

    1999년부터 연구를 시작한 OMB 건식 가스화

    기는 미분탄을 공급 원료로 하고 운전 온도는

    1,300∼1,400 ℃, 운전 압력은 2.0∼3.0 MPa이다.

    2004년에 45톤/일 규모 파일럿 설비 시운전 성공

    하였고, 2011년 1,000톤/일 규모의 시범설비 운전

    성공하여 연간 50만 톤의 암모니아를 생산하고 있

    다[10]. Table 7에 OMB 가스화기의 건설 및 운영

    현황을 나타내었으며, 표에서 왼쪽 번호는 Figure

    2의 중국 지도 내에 표시된 숫자를 나타낸다.

    TPRI (Thermal Power Research Institute)에서

    개발한 가스화 기술은 2단(Two-stage) 미분탄 가

    압 가스화 기술로 중국 화넝(Huaneng, 华能) 그룹

    의 연구소인 중국 시안(Xi’an, 西安) 열공정연구원

    에서 1994년부터 연구개발을 시작하였다. 1997년

    에 0.7∼1.0 톤/일 규모 가스화 시험 설비를 건설

    하여, 14가지 대표적인 중국 석탄에 대한 실험을

    하여 설비 대형화를 위한 중요한 설계 데이터들을

    얻었다. “십오 계획” 기간(2001∼2005년)에 TPRI

    가스화 기술은 중국 “863 계획” 에너지 분야의 중

    점 프로젝트로 선발되었으며, 2004년에 36∼40톤/

    일(10 MWth) 파일럿 규모의 시범 설비를 건설하

    여 2005년 운전 성공하였다. TPRI 가스화기는 직

    립식 원통형으로 내벽은 수냉벽 구조로 되었고, 가

    스화기는 상단과 하단 반응기로 구분된다. 하단 반

    응기에서는 미분탄, 수증기와 산소 공급 노즐들이

    양측 벽에 설치되어 있으며, 하부에는 슬랙을 배출

    하는 슬랙탭이 설치되어 있다. 상단 반응로 내경은

    하단 반응로보다 작고, 길이가 길며, 미분탄, 산소

    및 수증기 공급 노즐이 설치되어 있다. 운전 시 하

    단 반응기로 공급되는 미분탄, 수증기 및 산소 양

    은 전체량의 80∼85%이고, 상단 반응기로는 전체

    양의 15∼20%를 공급한다. 가스화기 운전압력은

    3.0∼4.0 MPa, 하단 반응로 운전 온도는 1,400∼

    1,600 ℃이고, 상단 반응로 온도는 1,000∼1,200℃

    이다. 상단 반응로에서는 주로 석탄의 건류 열분

    해, 휘발분의 2차분해 및 수증기 분해 등 반응이

    발생하고, 가스화기에서 배출되는 합성가스의 온

    도를 낮출 수 있어, 합성가스 냉각 및 정제설비를

    작게 할 수 있어 건설비를 절감하는 효과를 얻을

    수 있다. 생성된 합성가스 내(H2+CO) 성분 함량은

    90% 이상이고, 냉가스 효율은 80∼84%이다. 현재

    중국에서 2개 기업에서 TPRI 가스화기가 운전 중

    이며 4개는 건설 중에 있다. 그 외, 2012년부터 건

    설에 착수할 미국 펜실베이니아주 Schuylkil County

    에 270 MW 규모의 IGCC 발전소에 TPRI 가스화

    를 적용하는 것으로 발표되었으며, 2012년부터

    2300 톤/일 규모의 무연탄 이용 가스화기를 건설하

    여 2015년부터 운전 예정이다. Table 8에 TPRI 가

    스화기의 건설 및 운영 현황을 나타내었다[11, 12].

    Tsinghua 가스화 기술은 중국 칭화(Tsinghua,

    淸华) 대학교에서는 1980년대부터 석탄가스에 대

    한 연구를 시작하였으며, 2002년 중국 정부 “863

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 63

    No. 설치 위치 가스화기 타입규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    64 산뚱(Shandong, 山東)성 화루(Hualu, 華魯) 헝썽(Hengsheng, 恒

    昇)화공주식회사

    습식 1*750 NH3 운전 중

    65 산뚱(Shandong, 山東)성 얜쾅(Yankuang,兖矿) 궈타이(Guotai,

    國泰) 화공주식회사

    습식 3*1150 CH3OH

    CO, IGCC

    운전 중

    66 산뚱(Shandong, 山東)성 펑황(Fenghuang, 鳳凰) 화학비료 주식회사 습식 3*1500 CH3OH 운전 중

    67 산뚱(Shandong, 山東)성 얜쾅(Yankuang, 兖矿) 루난(Lunan, 魯南)

    화학비료공장

    습식 1*1150 CH3OH 운전 중

    68 산뚱(Shandong, 山東)성 하이리(Haili, 海力)그룹 습식 2*2000 NH3 건설 중

    69 얜타이(Yantai, 煙臺) 완화(Wanhua, 萬華) 그룹 습식 3*1500 CH3OH, NH3 건설 중

    70 산뚱(Shandong, 山東) 쥬타이(Jiutai, 久泰)그룹 습식 6*2000 CH3OH, DME 건설 중

    71 쟝수(Jiangsu, 江蘇) SOPO 그룹 습식 3*1500 CH3OH 운전 중

    72 쟝수(Jiangsu, 江蘇) 링구(Linggu, 靈谷) 화공주식회사 습식 2*2000 NH3 운전 중

    73 쭝왠(Zhongyuan, 中源) 쿤산(Kunshan, 昆山)그룹 습식 2*1200 NH3 건설 중

    74 닝뻐(Ningbo, 寧波) 완산(Wanshan, 萬山) 그룹 습식 3*1200 CH3OH, NH3 운전 중

    75 화땐(Huadian, 華電) 빤산(Banshan, 半山) 그룹 습식 1*2200 IGCC 건설 중

    76 상하이(Shanghai, 上海) Cooling 사 습식 2*2200 CH3OH, CO 건설 중

    77 안후이(Anhui, 安輝) 화이(Huayi, 華誼) 사 습식 3*1500 CH3OH 건설 중

    78 선화(Shenhua, 神華) 닝머이(Ningmei, 寧煤) 그룹 습식 3*2000 CH3OH 운전 중

    79 닝뚱(Ningdong, 寧東) 선화(Shenhua, 神華) 사 습식 2*2000 CH3OH 건설 중

    80 너이멍(Neimeng, 內蒙) 우왠(Wuyuan, 五原) 습식 2*1200 NH3 건설 중

    81 뽀우터우(Baotou, 包斗) 판하이(Fanhai, 泛海) 습식 3*1500 CH3OH 건설 중

    82 너이멍 (Neimeng, 內蒙) 얜쾅(Yankuang,兖矿) 습식 3*2500 CH3OH 건설 중

    83 안양 (Anyang, 安陽) YINDE 습식 2*2200 NH3 건설 중

    84 허난(Henan, 河南) 씬랜씬(Xinlianxin, 心連心) 습식 3*1200 NH3 건설 중

    85 얜쾅(Yankuang,兖矿) 위린(Yulin, 楡林) 습식 8*2000 CTL 건설 중

    86 칭하이(Qinghai, 淸海) 얜후(Yanhu, 鹽湖) 습식 3*2200 CH3OH 건설 중

    87 얜쾅(Yankuang,兖矿) 신쟝(Xinjiang, 新疆) 습식 3*1500 CH3OH, NH3 건설 중

    88 얜쾅(Yankuang,兖矿) 꾸이쩌우(Guizhou, 貴州) 카이양(Kaiyang,

    開陽) 화공주식회사

    건식 1*1000 NH3 운전중

    Table 8. 중국 TPRI 석탄 가스화 건설 현황

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    89 너이멍(Neimeng, 內蒙) 스린(Shilin, 世林) 1000 CH3OH 운전 중

    90 너이멍(Neimeng, 內蒙) 후룬뻐이얼(Hulunbei'er, 呼伦贝尔) 만쩌

    우리(Manzhouli, 滿州里)

    3000 CH3OH 건설 중

    2012년 운전예정

    91 산시(Shanxi, 山西) 화루(Hualu, 華路) 1000 CH3OH 건설 중

    92 산시(Shanxi, 山西) 씬썽(Xinsheng, 新勝) 1000 CH3OH 건설 중

    93 허버이(Hebei, 河北) 화넝(Huaneng, 華能) 2000 IGCC 250 MW

    운전 중

    94 신쟝(Xinjiang, 新疆) 8*3300 SNG 건설중

    Table 7. 중국 OMB 석탄 가스화 건설 및 운영 현황

  • 총설

    64 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    95 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 찐청탕(Jinchengtai, 金誠泰) CH3OH 건설 중

    96 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 후이썽(Huisheng, 惠升) CH3OH 건설 중

    97 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 따탕(Datang, 大唐) 건설 중

    98 산시(Shanxi, 山西) 쬬우화(Jiaohua, 焦化) CH3OH 건설 중

    99 산시(Shanxi, 山西) 펑씨(Fengxi, 豊喜) 2*500 CH3OH 운전 중

    Table 10. 중국 ICC 석탄 가스화 건설 현황

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    100 사안시(Shanxi, 陕西) 청구(Chenggu, 城固) 10 CH3OH 운전 중

    101 산시(Shanxi, 山西), 찐청(Jincheng, 晋城) 무연탄 광업그룹 60 CH3OH 건설 중

    102 산시(Shanxi, 山西), 썅왠(Xiangyuan, 襄垣) 건설 중

    103 스쨔좡(Shijiazhuang, 石家庄) 찐스(Jinshi, 金石) 화학비료주식회사 324 운전 중

    104 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古), 화넝(Huaneng, 華能) 쐉씽(Shuangxing,

    双興)

    건설 중

    105 윈난(Yunnan, 雲南) 원산(Wenshan, 文山) 알루미늄 건설 중

    Table 9. 중국 Tsinghua 석탄 가스화 건설 현황

    계획” 프로젝트 지원을 받아 순산소(Oxygen-stag-

    ed entrained flow) 분류층 가스화기를 개발하였고,

    2006년에 시운전 성공하였다. 본 기술의 특징은

    산화제인 산소량을 나누어서 공급하는데 있다. 산

    소는 가스화로 상부와 측면에서 2단으로 공급되

    며, 상부 공급노즐에서 산소를 이산화탄소, 질소

    혹은 수증기와 혼합 공급하여 산소농도를 0∼

    100%로 조절하여 수직으로 분사하여, 온도를 회

    용융점 이하로 유지시키고, 측면 산소 공급 노즐에

    서 순산소를 수평으로 공급하여 온도를 회용융점

    이상로 유지하는 특징을 가지고 있다. 산화제를 2

    단으로 나누어 공급함으로써, 가스화기 내에서 탈

    수/탈휘발분, 연소, 가스화, 재연소 및 재가스화 5

    단계 반응이 발생하며, 노즐 끝단 온도가 낮아 사

    용 수명이 긴 특징을 가지고 있다. Table 9에는

    Tsinghua 석탄 가스화기의 건설현황을 나타내었다.

    ICC 가스화 기술은 중국과학원 산시(Shanxi, 山

    西) 석탄화학연구소에서 1980년대부터 연구개발

    시작한 회응집 유동층 미분탄 가스화(Ash-agglom-

    erated Fluidized-bed Gasification) 기술이다. ICC

    가스화 기술은 2001년에 시범설비 운전을 성공하

    였으며 2007년 12월에 600톤/일 규모의 가스화 연

    속 운전 성공하였다. ICC 가스화 기술 특징은 다

    양한 석탄을 원료로 사용 가능하며, 공정이 간단하

    고, 설비비용이 낮으며, 탄소 전환율이 높은 특징

    을 가지고 있다[13]. 유동층 온도는 1,100 ℃ 정도

    이고, 운전압력은 1.0 MPa이며, 생산된 합성가스

    내 CH4 성분함량은 높지만 비산재 발생 등 단점이

    있다. 현재까지 두 개 기업에서 ICC 가스화 설비

    가 운전 중이고 네 개는 건설 중인 것으로 알려져

    있으며, Table 10에는 ICC 가스화기 건설 현황을

    나타내었다.

    HT-L 가스화 기술은 미분탄 가압 분류층 기술

    로, 중국 베이징(Beijing, 北京) 항천 완왠(Wanyuan,

    萬源) 석탄 화공주식회사에서 자체 개발한 미분탄

    가스화 기술이다. HT-L 가스화 기술은 가스화 효

    율과 탄소전환율이 높고, 석탄 사용 범위가 넓으

    며, 핵심 설비는 전부 국산화하여 투자비용이 낮

    고, 생산원가가 낮은 특징을 가지고 있다. 2008년

    10월에 HT-L 미분탄 가스화 시범설비는 72시간

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 65

    Table 11. 중국 HT-L 석탄 가스화 건설 현황

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    106 허난(Henan, 河南) 푸양(Puyang, 濮阳) 룽위(Longyu, 龍宇) 화공주식회사 720 운전 중

    107 안후이(Anhui, 安輝) 린쵄(Linquan, 临泉) 화공주식회사 800 CH3OH

    (30만 톤/년)

    운전 중

    108 산뚱(Shandong, 山東)성 루시(Luxi, 魯西) 화공주식회사 요소 운전 중

    Table 12. 중국 MCSG 석탄 가스화 건설 현황

    No. 설치 위치규모

    (기수*톤/일)최종 생산품 비고

    109 산뚱(Shandong, 山東) 화루(Hualu, 華魯) 헝썽(Hengsheng, 恒昇) 사(1기 공정) NH3(30만 톤/년)

    운전 중

    110 산뚱(Shandong, 山東) 화루(Hualu, 華魯) 헝썽(Hengsheng, 恒昇) 사(2기 공정) CH3OH

    (30만 톤/년)

    운전 중

    111 저쟝(Zhejiang, 浙江) 펑떵(Fengdeng, 豊登)사 NH3

    (3만 톤/년)

    운전 중

    112 저쟝(Zhejiang, 浙江) 쮜화(Juhua, 巨化) 사 CH3OH

    (6만 톤/년)

    운전 중

    113 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 이타이(Yitai, 伊泰) 석탄이용 오일제조 주식회사 오일

    (16만 톤/년)

    운전 중

    114 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 싼워이(Sanwei, 三维) 자원그룹 CH3OH

    (20만 톤/년)

    운전 중

    115 쥬타이(Jiutai, 久泰) 너이멍구(Neimenggu, 內蒙古) 주식회사 CH3OH

    (90만 톤/년)

    운전 중

    116 안후이(Anhui, 安輝) 화이화(Huaihua, 淮化) 그룹 NH3

    (30만 톤/년)

    운전 중

    117 사안시(Shanxi, 陕西) 샌양(Xianyang, 咸阳) 화공주식회사 CH3OH

    (60만 톤/년)

    운전 중

    118 깐수(Gansu, 甘肃) 화팅(Huating, 华亭) 쭝쒸(Zhongxu,中煦) 화공 주식회사 CH3OH

    (60만 톤/년)

    운전 중

    119 충칭(Chongqing, 重庆) 완썽(Wansheng, 万盛)석탄화공주식회사 CH3OH

    (30만 톤/년)

    운전 중

    120 꾸이쩌우(Guizhou, 贵州) 씬썽(Xinsheng, 鑫晟) 석탄화공주식회사 CH3OH

    (30만 톤/년)

    운전 중

    연속 운전 성공하였으며 현재는 3개 기업에서 운

    전하고 있는 것으로 알려져 있으며, Table 11에는

    HT-L 가스화기 운전현황을 나타내었다. MCSG

    가스화 기술은 시버이(Xibei, 西北) 화공연구원에

    서 1980년대부터 개발한 기술로[14], 수소와 탄소

    를 함유한 물질을 이용하여 농도가 64∼66%인 슬

    러리를 만들어 가스화 원료로 사용하는 분류층 기

    술이다. MCSG 가스화 기술은 무연탄, 역청탄, 갈

    탄, 중질 잔사유 등 다양한 원료를 사용할 수 있고,

    슬러리는 고압펌프를 통해 공급하며, 원료 공급시

    스템은 안전하고 제어가 용이한 특징을 가지고 있

    다. 또한 가스화 시스템은 순환수 이용 기술을 사

    용하므로 폐수 발생량이 적고, 폐수 중 페놀, 암모

    니아, 시안화수소 등 오염물질 함량이 적어 환경오

    염이 상대적으로 적은 특징을 가지고 있다. MCSG

    가스화 기술은 중국 국내외 다양한 석탄에 대한

    평가 시험을 통하여, 가스화 성능 데이터 베이스를

    만들었고, 현재까지 중국 40여 개 대형 석탄화공

    기업에서 MCSG 가스화 기술을 이용하고 있으며

    12개의 설비가 안정적으로 운전 중인 것으로 알려

  • 총설

    66 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    Figure 3. 중국 자체 가스화 기술 이용 가스화 설비 건설

    현황.

    져 있으며, Table 12에 MCSG 가스화기 건설 현황

    을 나타내었다[15].

    Figure 3에는 2011년 3분기 기준, 중국 자체 기

    술로 건설 중인 가스화기를 포함한 중국 내에 건

    설 및 운영되고 있는 가스화 기술에 대한 합성가

    스 생산량을 나타낸 것이다[8]. 이 결과를 보면, 아

    직 까지 고정층 가스화 방식인 Sedin 가스화기가

    중국 내에서의 합성가스 생산량이 가장 많으며, 다

    음으로 MCSG, 그리고 OMB, HT-L의 순서임을

    알 수 있다.

    Figure 4에는 국내외 기술을 포함하여 합성가스

    생산 용량을 나타낸 것으로, GE Energy사의 슬러

    리상 가스화기가 가장 많은 합성가스를 생산하고

    있으며, 다음으로 중국 고정층 가스화 기술인

    Sedin 가스화기, MCSC 가스화기, OMB 가스화기

    그리고 Shell 가스화기임을 알 수 있다[8].

    중국에서 현재까지 개발된 석탄 가스화 기술

    에 대한 특징 비교를 Table 13에 요약하여 정리

    하였다.

    4. 결 론

    중국 석탄화학의 근간이 되는 석탄 가스화 기술

    은 주로 GE Energy, Shell, Lurgi, Siemens 등 해

    외기술을 도입에 의존하였으나, 1990년 후반부터

    진행된 정부차원의 대대적인 연구 개발을 통한 자

    체 가스화기 개발을 진행하였으며, 기존 선진 기술

    개발 기간과 비교해서 매우 짧은 기간인 10여 년

    의 기간을 통해 상업화 가능한 기술을 개발하게

    Figure 4. 중국 자체 가스화 기술 이용 가스화 설비 건설

    현황.

    되었다. 가장 대표적인 기술인 OMB 가스화기는

    1996년부터 22톤/일급 가스화기 개발을 시작하여,

    현재는 1,150톤/일급이 운전 중이며, 2,000톤/일급

    이상이 건설하고 있어, 중국에서 가장 앞선 상업용

    가스화 기술 보유 업체이다. TPRI 가스화기는

    1997년에 0.7∼1.0톤/일급 가스화기 개발을 착수

    하여, 현재는 1,000톤/일급이 운전 중이며, 3,000

    톤/일급이 건설 중에 있다. 특히, OMB 가스화기

    를 적용한 미국 텍사스주 Valero 석탄 가스화 수

    소 제조 프로젝트(2,500톤/일 가스화기 5개)가 진

    행 중이며, TPRI 가스화기를 적용한 미국 펜실베

    이니아주 Schuylkil County에 270 MW 규모의

    IGCC 발전소 건설이 2012년 진행된 예정이어서,

    중국 가스화 기술이 이미 외국에서도 이미 기술력

    을 인정받고 있는 상황이다.

    이와 같이 비교적 짧은 기간인 10여 년의 연구

    를 통해 상업화 가능한 기술을 확보할 수 있게 된

    배경에는 이미 많은 외국 석탄 가스화기에 대한

    운전 경험과 유지보수 기술을 갖고 있는 점도 있

    지만, 수톤/일급 가스화기 개발에 성공하면 수백톤

    /일 용량으로의 스케일업한 과감한 실증연구를 통

    해 실제 상업용 가스화기에서 발생될 수 있는 설

    계 및 운전상의 문제를 해결함으로써 가능한 것으

    로 판단된다. 반면, 우리나라는 1990년 초부터 1~

    3톤/일급 석탄 가스화기 개발에 착수했지만, 20여

    년 지난 현재에도 10~20톤/일급 가스화기 개발

    수준에 머무르고 있는 실정으로, 단기간 내에 상업

    화 가능한 수준에 도달한 중국 개발 전략은 우리

  • 중국 석탄 가스화 기술 현황

    KIC News, Volume 15, No. 1, 2012 67

    구분 OMB[16] TPRI[17] Tsinghua[18] ICC[19] HT-L[20] MCSG[21]

    개발 기관 화뚱(Huadong,

    华东) 이공대학교

    시안(Xi’an, 西安)

    열공정연구원

    (TPRI)

    칭화(Tsinghua,

    淸华) 대학교

    중국 과학원 산시

    (Shanxi, 山西)

    석탄 화학연구소

    중국 항천 과학

    기술 그룹

    시버이(Xibei,

    西北)화공연구원

    가스화기 종류 분류층 분류층 분류층 유동층 분류층 분류층

    운전 온도(℃) 1300∼1400 1400∼1600 ∼1400 950∼1100 1400∼1700 1300∼1500

    운전 압력 (MPa) 2.5∼8.5 3.0∼4.0 4.0∼6.5 1.0 3.7∼4.0 0.1∼10.0

    탄소전환율(%) 96∼98 98.9 98.2 90 ≥ 99 ≥ 96

    냉가스효율(%) 73∼74 83.2 70 80∼84 ≥ 70

    산화제 사용

    Nm3-O2/1000

    Nm3-(CO+H2)

    336∼410 298.6 367.6 300 310 410∼428

    석탄 사용

    kg-coal/100

    Nm3-(CO+H2)

    550∼620 518 553.5 650 510 590∼650

    (CO+H2) vol.% 80∼83 91.7 83.06 68∼72 89∼91 78.7∼82

    회 배출 방식 Slagging Slagging Slagging Non-slagging Slagging Slagging

    가스화기 구조

    Table 13. 중국 자체 개발 주요 분류층 및 유동층 가스화 기술 현황

    나라 석탄 가스화기 연구에도 시사하는 바가 매우

    크다.

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  • 총설

    68 공업화학 전망, 제15권 제1호, 2012

    허 려 화

    1999 중국 연변대학교 응용화학과

    이학사

    2002 중국 연변대학교 유기화학

    이학석사

    2008 아주대학교 에너지학과

    공학박사

    2008∼현재 고등기술연구원 선임연구원

    유 영 돈

    1985 경희대 기계공학과 학사

    1988 KAIST 기계공학과 석사

    1994 KAIST 기계공학과 박사

    1994∼현재 고등기술연구원 연구위원보

    윤 용 승

    1979 연세대학교 화공과 학사

    1981 KAIST 화공과 석사

    1981∼1984 KIST 연구원

    1990 University of Utah 화공과

    박사

    1991∼1992 Brown University, Research

    Associate

    1993∼현재 고등기술연구원 연구위원/

    센터장

    김 형 택

    1976 연세대학교 화학학과 학사

    1978 연세대학교 화학학과

    이학석사

    1985 미 펜실베니아주립대학

    대학원 지구환경공학과

    Fuel Science 전공 공학박사

    현재 아주대학교 에너지시스템

    학부 정교수

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