합성천연가스(SNG)생산설비건설사업 예비타당성조사[그림4] 합성가스를Ni계촉매로반응시켜SNG를얻는방법 이공정은다음과같은순서로이루어진다

유신기술회보 _ 기술자료

The manufacture of synthetic natural gas (SNG) using one of the various ways of using coal as

an energy source to replace oil and natural gas, synthesis gas via gasification, solid samples

such as coal using the active ingredient to produce a fuel gas is methane. Manufactured using

coal SNGto get directly based methods using the well-known oxygen and steam coal

gasification and coal from hydrogasification and catalytic gasification. Coal SNG process for

manufacturing technology and analyze the current status and future prospects are

summarized.

합성천연가스(SNG)생산설비건설사업예비타당성조사

윤교식2)

강태우1)

양민수3) 김종군4) 김성훈5)

1. 머리말

2. 합성천연가스(SNG)

3. SNG 생산의 국내외 동향

Synthetic natural gas (SNG) production facility construction projects for the pre-feasibility study

1) 환경부문 부서장, 전무이사([email protected])2) 환경부문 상무이사, 산업기계설비기술사([email protected])3) 환경부문 이사, 건설기계기술사([email protected])

4) 환경부문 과장([email protected])5) 환경부문 대리([email protected])

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1. 머리말

2009년 국내 LNG 수입량은 2,582.2×104톤/

년, 2010년에는 3,260.3×104톤/년으로 증가하

였으며, 국제유가의변화에따라국내LNG 가격이

상승하여많은기업과서민생활에영향을주고있어

에너지의중요성이증대되고있다.

에너지 전망에 대한 예측자료에 따르면, 향후 10

년한국천연가스소비는연평균1.8% 증가하고, 그

중 민간 및 공업용가스의 증가율은 2.3%, LNG복

합발전용 증가율이 1.1%로 전망1)되었으며, 국내의

LNG는전량수입에의존하고있다.

현재 국내 천연가스 도입은 전적으로 LNG 교역

에의존하고있고, LNG 교역에따른액화시설의건

설은 막대한 비용과 3~5년의 건설기간 필요,

20~30년에 이르는 계약기간뿐 아니라 연간, 월간

일정량의LNG를인도받아야하는인수물량의무지

불조건(Take or Pay)으로 계약되는 등 인도조건

이 경직되어 있어 가스 수요가 급격히 증대하는 경

우, 안정적인 공급원을 확보하는데 어려움이 있다.

반면, 석탄의 경우는 석유 및 천연가스에 비하여 부

존량이많고생산지역이전세계적으로고루분포되

어 있으며, 생산국들이 정치, 경제적으로 안정되어

있고수송체계가완비되어있는등수급상의장점이

많다.

이러한장점에도불구하고발전용및화학원료로

서 석탄의 사용은 최근 강화되고 있는 환경규제 추

세로 인하여 장기적인 관점에서 기존기술의 적용하

기엔 많은 어려움이 있을 것이다. 따라서 연료수급

의 안정성 측면에서 상대적으로 유리한 석탄연료를

고가의천연가스로대체할수있는기술인합성천연

가스(SNG) 생산기술은 저가의 석탄연료를 활용하

여청정한조건에서고부가가치의전력, 대체천연가

스 및 대체석유를 생산할 수 있는 기술로서 에너지

를대부분수입에의존하는우리나라의현실을고려

한에너지안보측면에서그의미가있다.

SNG 생산설비는 우리나라의 높은 천연가스 도

입단가를 고려하여 저가의 석탄을 가스화하여 메탄

화 과정을 경유, 천연가스 수준의 열량조건으로 전

환하는 설비로서 복합발전용 천연가스의 대체연료

를 생산하는 것이다. 현재 국내 석탄의 에너지 전환

방식은 발전, CTL(Coal To Liquid), 메탄올,

DME(Di-methyl Ether), SNG, MEG 등이 있

으며, 그중에서석탄을SNG로전환하는방식이에

너지 효율이 가장 높다. 또한, SNG 1,000㎥당 물

사용량도 메탄올과 DME에 비해 월등히 적게 소모

되기때문에석탄이용에너지제품으로최적방식이

라할수있다.

본 사업은 SNG 생산설비 사업 예비타당성 조사

에참여했던내용을개략적으로정리한것이다.

○ 합성천연가스(Synthetic Natural Gas)

•기술개요 : 석탄을 고온, 고압에서 불완전 연소

시켜 합성가스(CO+H2)를 만들고, 유해물질(황

화합물, 이산화탄소)을 제거 후, 합성 반응으로

메탄이주성분인(95% 이상) 대체천연가스를생

산하는석탄청정기술

www�yooshin�co�kr_35

합성천연가스(SNG)생산설비 건설사업 예비타당성 조사

1) 「제10차 장기천연가스 수급계획」, 지식경제부(2010.12)

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36_제19호

[그림 1] 석탄청정기술

•SNG생산주요공정

•SNG플랜트주요설비구성

[그림 2] SNG 생산공정

[그림 3] SNG플랜트 주요설비 배치구성

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2. 합성천연가스(SNG)

2.1 SNG 생산 공정

합성천연가스(SNG:Synthetic or Substitute

Natural Gas)란석탄으로부터얻어진천연가스를

뜻하며, 대체천연가스로도 불린다. 이는 석탄을 기

반으로 하는 청정이용 기술 중의 하나로서 최근 에

너지원의다양성을확보하고원유및천연가스를대

체할수있는에너지원으로인식되면서각국의많은

노력과 투자가 활발하게 진행되고 있다. 석탄을 이

용하여 천연가스를 만들면 기존의 천연가스의 인프

라를 그대로 활용할 수 있으므로 현실적인 석탄 청

정이용기술이될수있을것이라생각된다.

석탄으로부터 SNG를 제조하는 생산방법은 석탄

을산소및증기와반응시켜합성가스(CO, H2 주성

분)를 생산하여 이 가스 내에 포함된 오염물질을 제

거하는정제과정을거친청정한합성가스를Ni계촉

매 반응으로 메탄으로 전환시키는 방법(Gasifica-

tion 기반으로 제조하는 방법)과 석탄을 고온고압

하에 직접 수소 첨가반응에 의해 SNG를 제조하는

수첨가스화 방법(Hydrogasification), 그리고 저

온(700℃ 정도)에서 석탄을 증기와 촉매(가장 일반

적인 촉매 : K2CO3)로 반응시키는 촉매가스화를 통

해 석탄에서 직접 SNG를 얻는 방법(Catalytic

Gasification)이있다.



[표 1] 석탄으로부터 SNG를 제조하는 생산방법 요약 설명

공 정

가스화(Gasification) 기반으로제조하는 방법

- 주요 반응 : CO + 3H2 → CH4 + H2O- 석탄을 가스화하여 얻어진 합성가스로부터 촉매를 이용하여 SNG를 얻는 방법- 상업화된 공정

수첨가스화(Hydrogasification) 기반으로 제조하는 방법

- 주요 반응 : C + 2H2 → CH4

- 석탄과 수소를 직접 반응하여 SNG를 얻는 방법- 아직까지 상용화되지 않는 공정

촉매가스화(Catalyst gasification) 기반으로 제조하는 방법(Hydromethanation)

- 주요 반응 : 2C + 2H2O → CH4 + CO2

- 석탄을 촉매 하에서 증기와 반응시켜 직접 SNG를 얻는 방법- 아직까지상용화되지않는공정이지만, 이공정을적용하여현재중국에서상용설비건설중

특 징

위의세방법중에서석탄가스화를기반으로제조

하는 방법만이 현재 상업화 되어 있으며, 수첨가스

화방법, 촉매가스화방법은 아직까지 상용화되지 못

한상태이다.

2.2 석탄 가스화(Gasification)를 기반

으로 하는 방법

석탄가스화를기반으로한제조공정은크게합성

가스 제조공정, 촉매를 이용하여 SNG를 합성하는

공정으로 나눌 수 있는데, 석탄 가스화를 기반으로

합성 천연가스를 제조하는 공정으로는 다음과 같은

공정들이 존재한다. 이는 석탄 가스화를 통해 얻어

진 합성가스를 Ni계 촉매를 사용해 반응시켜 SNG

를 얻는 방법, 수성가스 전환과 메탄화 반응을 동시

에 진행하는 방법, 탈황하지 않은 합성가스를 이용

하여수성가스전환과동시에메탄화반응을진행하

는 방법 등이다. 주요 공정 방법에 대한 특징은 [표

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2]에서확인할수있다.

38_제19호


[표 2] 석탄 가스화를 기반으로 하는 SNG 제조 공정에 대한 요약설명

공 정

석탄 가스화를 통해 얻어진합성가스를 Ni계 촉매를 사용해반응시켜 SNG를 얻는 방법

- 공정종류 : Cono-Meth process, El Paso/UCI Process, Lurgi-Sasol Process,TREMP process

- 공급합성가스 : 수성가스 전환공정을 통해 H2/CO비가 3.0 내외로 조정되고 황화합물 농도가 0.1ppm 이하까지 탈황된 합성가스 공급

- 반응기형태 : 고정층 반응기

수성가스전환과 메탄화 반응을동시 진행하는 방법

- 공정종류 : Super-Meth Process, HICOM Process, Koppers-ICI Process,RMProcess

- 공급합성가스 : 메탄화 반응과 수성가스전환반응이 동시에 진행되기 때문에 가스화기에서배출된 합성가스에 황화합물만 0.1 ppm 이하까지 탈황된 합성가스 공급

- 반응기형태 : 고정층 반응기

탈황하지 않은 합성가스를 이용하여수성가스 전환과 동시에

메탄화 반응을 진행하는 방법

- 공급합성가스 : 미탈황 합성가스를 사용하여 메탄화 반응기내에서 메탄화 반응과 수성가스전환반응이 동시에 진행되도록 함

- 메탄화반응기에서 배출된 메탄 주성분이 SNG에 대해 탈황

유동층 메탄화 반응을 진행하는 방법(Comflux process)

- 공급합성가스 : 탈황된 합성가스 사용, 메탄화 반응기내에서 메탄화 반응과 수성가스전환반응이 동시에 진행되기 때문에 별도의 합성가스 성분제어가 필요 없음.

- 반응기형태 : 유동층 반응기

특 징

1) 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스를

Ni계 촉매로 반응시켜 SNG를 얻는 방법

위의방법들가운데유일하게상업화된공정은석

탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 Ni계 촉매로

반응시켜SNG를얻는방법이며, 이방법의공정개

략도는[그림4]와같다.

[그림 4] 합성가스를 Ni계 촉매로 반응시켜 SNG를 얻는 방법

이공정은다음과같은순서로이루어진다.

석탄을 산소, 증기와 반응시켜 CO, H2가 주성분

인 합성가스를 제조한 후, 가스화기에서 배출되어

나오는고온의합성가스를냉각하기위해열회수공

정에들어간다.

그 후, 열 회수된 합성가스 내의 분진을 제거하기

위한 집진공정에 들어간다. 이 공정 이후 수성가스

전환공정에들어가는데, 이는합성가스내의CO와

증기를반응시켜H2/CO의비가3 내외가되도록합

성가스의성분을변환시키는공정이다. 반응식은다

음과같다.

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- 반응식: CO+H2O → H2+CO2

위와 같은 반응을 통해 수소를 얻기 위해 350°C

~ 450°C 사이에서Co-Mo 촉매를사용한다. 그리

고 합성 가스 내의 황 화합물을 제거하는 공정으로

들어간다. 메탄반응에서사용되는촉매가Ni계이므

로, 합성가스내의황화합물농도를0.1 ppm 이하까

지 제거하여야 하며, 메탄화 전환 반응률을 높이기

위해 수성가스전환공정에서 전환된 CO2와 가스화

기에서배출되는CO2 가적절한수준으로제거되어

야되므로CO2 를분리시키는공정에들어간다.

다음으로 Ni계 촉매를 이용하여 CH4가 주성분인

SNG를 얻기 위한 메탄합성 공정에 들어간다. 메탄

화 반응은 강한 발열반응으로, 적절한 열 추출방법

이필요하며, 주요메탄화반응식은다음과같다.

- 반응식: CO+3H2 → CH4+H2O,

CO2+4H2 → CH4+2H2O

이로써, 제조된천연가스는건조되는공정이나배

관망을통해공급하기위하여압축하는공정을통하

여 공급된다. 본 공정은 Lurgi, Conoco사와 같이

석탄가스화기를 개발하는 개발회사 뿐만 아니라,

Haldor Topsoe, BASF사와 같은 촉매제조 회사

도기술을보유하고있다.

2) 수성가스 전환과 메탄화 반응을 동시 진행

하는 방법

석탄가스화를기반으로하는두번째방법으로, 수

성가스전환과메탄화반응을동시진행하는방법이

있다. 이 방법은 별도의 수성가스 전환 공정을 두지

않고메탄화반응기에합성가스와함께증기를공급

하여수성가스전환과메탄화반응이동시에진행되

도록구성한것으로산화니켈로구성된촉매를사용

한다. 이 공정의 개략도는 [그림 5]과 같다. 이 공정

은 전체 공정의 건설비 및 운영비 절감을 위해 개발

되고 있는 방법으로서, 메탄화 공정 후에 CO2 분리

공정이 존재한다는 점 또한 앞의 공정과 상이하다.

이 공정의 기술은 석탄가스화기술을 보유하고 있는

Conono(SUPER-METH), British Gas Corpo

-ration(HICOM) 등이 보유하고 있으며, 일부 촉

매회사및엔지니어링회사에서도보유하고있다.



[그림 5] 수성가스 전환과 메탄화 반응을 동시 진행하는 방법

3) 탈황되지 않은 합성가스를 이용하여 수성

가스 전환과 메탄화 반응을 동시 진행하는

방법

석탄가스화를기반으로하는세번째방법은탈황

되지않은합성가스를이용하여수성가스전환과메

탄화 반응을 동시에 하는 방법이다. 앞에서 보여준

공정에서는 탈황공정 후 상온으로 배출된 합성가스

의 메탄화 반응을 유지시키기 위해서 다시 촉매의

활성온도인230°C 이상으로재가열시키는열교환

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이 필요한 반면, 탈황 전에 수성가스전환과 메탄화

반응을동시에진행할수있는공정을설치함으로써,

고온에서 집진된 합성가스를 냉각 없이 SNG 합성

반응에공급하여SNG를생산할수있어, 공정의단

순화와 에너지 이용 효율을 기존 공정보다 높일 수

있다. 하지만, H2S와 같은 산성가스에 피독되지 않

는 Ce-Mo계의 수성가스전환 및 메탄화 동시 진행

촉매가개발되어야만상업화될수있는공정이다.

다. 수첨가스화 방법

수첨가스화 방법은 석탄내의 탄소와 수소를 반응

시켜 가스화기 내에서 메탄성분이 높은 합성가스를

직접 얻는 방법으로 예로 일본의 ARCH(Advan-

ced Rapid Coal Hydrogasification)공정과

DOE/NETL에서 주관하는 수첨가스화 프로젝트

(AHP : Advanced Hydrogasification Process)

를들수있다.

이 방법은 수소를 직접 석탄과 반응시켜야 하므

로, 수소의 공급 방법이 경제성을 좌우한다. 그렇기

때문에 대부분의 공정이 수소 제조를 위한 또 다른

가스화공정을같이갖고있다.

이방법에대한공정개략도는[그림7]과같다.

40_제19호


[그림 6] 탈황되지 않은 합성가스를 이용하여 수성가스 전환과 메탄화 반응을 동시 진행하는 방법

[그림 7] 수첨가스화 방법 공정 개략도

자료 : 유영돈 외, 「석탄가스화를 통한 SNG 기술동향 및 전망」, 2010.

자료: 유영돈 외, 「석탄 이용 SNG 제조 기술」, 2009.

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라. 촉매가스화 방법

촉매가스화방법은700°C 내외의낮은온도에서

촉매를 이용하여 메탄이 주성분인 합성가스를 얻는

방법으로써, Exxon사와Great Point Energy사

가 가장 대표적인 촉매 가스화 기술을 보유한 회사

이다. 이방법은1개의반응기에서가스화, 수성가스

전환반응, 메탄화 반응을 동시에 일으켜 CH4, CO,

H2 등이 주성분인 합성가스를 얻은 후 CO2, CO와

H2를 분리하여 천연가스 배관망으로 공급할 수 있

는SNG를얻을수있으며, 분리된CO, H2는유동

층반응기의유동화가스로사용하거나, 반응기로공

급하는 증기발생용 연료로 사용할 수 있다. 이 방법

에대한공정개략도는[그림8]과같다.



[그림 8] 촉매가스화 방법 공정 개략도

Exxon사는 1970년대부터 촉매가스화 방법에

관한 파일럿 규모의 연구를 수행해 왔으며, Great

Point Energy사는 최근 중국에서 촉매가스화 방

법공정의상업화프로젝트를진행시키고있다.

3. SNG 생산의국내외동향

3.1 미국

미국은석탄매장량도많지만천연가스생산도많

기때문에SNG 사업검토가활발하면서도건설결

정에는 신중함을 보이고 있다. 이는 천연가스 배관

망이 전국에 걸쳐 공급되고 있고, 천연가스 가격이

SNG 가격에 직접적으로 영향을 주므로 SNG

Plant 건설투자에대한신중한태도는사업목적을

수익성으로판단하기때문이다.

천연가스에대한관망투입이언제든지가능하고,

원료인석탄탄광이넓게분포하여투자환경이갖추

어지면 언제든지 SNG사업이 가능하다. 또한, 미국

은 전국에 걸쳐 유정이 존재하므로 EOR(Enhan-

ced Oil Recovery)이 가능한 곳은 이산화탄소의

저장을 우선적으로 검토할 수 있으며, 폐 유정의 경

우에도이산화탄소저장이가능하므로SNG 공정에

서포집되는이산화탄소처리가가장유리하다.

미국에서는상용급규모의석탄에서SNG를생산

자료 : 유영돈 외, 「석탄 이용 SNG 제조 기술」, 2009.

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하는 프로젝트가 10여 건 진행되고 있는 상태이다.

대부분 사전타당성 조사, 개념설계, FEED의 단계

로 진행 중이며, 상업화 되어 있는 석탄 가스화

(Gasification)를 기반으로 하는 공정 뿐 아니라,

촉매가스화, 수첨가스화 등의 방법을 적용한 SNG

제조공정도고려되고있는실정이다.

미국의 Great Point Energy사는 촉매 가스화

방법인 BluegasTM 라는 고유기술을 보유하고 있

는데, 이기술로Great Point Energy사는중국의

Datang Huayin Power Plant와 2012년 완공

목표인 연간 3백만 톤의 석탄을 사용하는 SNG 플

랜트 계약을 성사시켰다. 기존 Exxon사의 촉매가

스화 공정과 달리 이 공정에서는 촉매가스화기에서

이미95% 이상의CH4를얻을수있는것으로알려

42_제19호


[표 3] 미국에서 추진 중인 SNG 프로젝트 현황

프로젝트 이름/오너 지역 현황용량

(bcf/y)

Peabody Energy andArclight Capital

Illinois Proposed 35

건설비($)

완료시점

Power Holdings of IllinoisLLC

Illinois Pre-FEED 50 1B 2009

비 고

Taylorville Energy Center(IGCC/SNG)

IllinoisFeasibility

Study

GreatPoint Energy’s PilotProject

Messachusetts Pre-FEED

2B

Oswego SNGProject-TransGas

New York Planned

SES/Consol Coal-to-SNGProject

WestVirginia

Planned

Peabody/Great PointSNG Project

Locationundecided

Planned

2B 2010

Lockwood Project TexasConceptual

Design

Tondu’s Nueces SyngasPlant

Texas Planned

65.7 2011

CO2 50% 포집

South Heart CoalGasification Project(Great

Northern PowerDevelopment, L.P. and

Allied SyngasCorporatioin)

NorthDakota

Feasibilitystudy

36.5 1.4B 2012CO2 포집,

EOR 적용 예정

Conocophilips/PeabodyEnergy

MidwestFeasibility

Study50-70

CO2 포집,EOR 적용 예정, 연료는petcoke, biomass

Secure Energy Inc. Illinois FEED 20 250MM 2009 10% 바이오매스 이용 가능

Global Energy Indiana Proposed

Peabody Energy Wyoming Proposed

자료 : 유영돈 외, 「석탄가스화를 통한 SNG 기술동향 및 전망」, 2010.

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져 있지만, 이 기술에 대한 자세한 운전결과는 공식

적으로 발표된 적이 없어 상용화 및 운전 안정성을

평가할수없는실정이다.

Cash Creek Generation사는2008년부터미

국켄터키주와함께석탄을이용한SNG 생산및전

력생산 프로젝트를 진행 중이다. 그리고 Peabody

Energy사와 Conocophillps사는 2007년에

Conocophillps의 E-GAS 가스화기술을활용하

는 상업용 규모의 SNG공정 개발협약을 맺었으며,

연간 350만 톤의 석탄을 사용하여 500~700억

ft3/y(14~20억㎥/y) 규모의SNG를생산할수있

는 설계 계획과 사전 설계, 그리고 경제성 평가를

2008년까지완료한다는내용을발표한바있다.

General Electric Energy사는 와이오밍 대학

과 함께 1억 달러를 들여 Advanced Coal Gasi-

fication Research and Technology Center

를 와이오밍에 세우고, Powder River Basin

(PRB) Coal을 SNG로전환시키는연구를진행중

이다. 미국에서 현재 추진 중인 상용급 규모의 합성

천연가스프로젝트현황은[표3]과같다.

3.2 중국

중국 SNG 사업의 가장 주된 특징은 첫째, 정부

주도 하에 북쪽 및 서쪽 지방의 풍부한 석탄으로 동

쪽지방 도시와 산업단지에 청정에너지를 공급하고

자 하는 개념이며, 두 번째 SNG 사업의 폭주로 자

국 내 석탄 수급이 부족해져서 석탄 가격이 오르는

것을막기위하여국가(NDRC, National Develo-

pment Reform Commission)에서사업진행속

도를조절한다는것이다.

중국은SNG 사업의기초가되는석탄가스화사

업에서 오랜 경험을 축적하였으며, 과거 동서 대립

시절부터석탄가스화분야에서독자적인기술로석

탄 가스화를 추진하여 요소비료의 원료인 암모니아

와각종화공사업의기초원료인메탄올을생산하여

왔다. 동서 냉전 후, 90년대부터 서방의 여러 가지

가스화 기기가 소개되었으며 중국은 기술사의 가스

화기를인수하여운전하는한편, 자체적으로가스화

기 개발에 착수하였다. 또한 2000년대부터는 자체

개발한가스화기를프로젝트에투입하여10여년운

전한 결과, 현재는 분류층 가스화기에서 습식, 건식

2가지모델을보유하게되었다.

현재 가장 많은 SNG 플랜트가 건설되고 있으며,

구체적으로플랜트건설계획이가장많은나라가중

국이다.

2010년중국의SNG 사업소는15개였으나2011

년 SNG Conference에서25개로10개가증가하

였으며, 2010년 기준 중국의 SNG 사업추진 규모

는연4,170만톤이다.

중국의 주요 발전그룹인 Datang사의 자회사인

Datang Energy Chemical사는2009년8월중

국최초로33억달러를투자하여상업용규모SNG

실증 플랜트건설을 시작하였으며, 중국 내몽고의

Chifeng시, Hexigten Qi에 설치되는 플랜트는

2012년공사완공후연간40억 N㎥의 SNG를생

산하여배관망을통해베이징에공급하는것을목표

로 하고 있다. Datang Energy Chemical사는

또한 Fuxin에 40억 N㎥/y 규모의 SNG 제조 프

로젝트도추진중인상태이다.

Shenhua그룹은 오르도스(Ordos)에 20억 N㎥

/y규모의 SNG 프로젝트를, Huineng Coal



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Chemical Industry는 내몽고에 16억 N㎥/y규

모의SNG 프로젝트를, Huayin Electric Power

는 오르도스에 15억 N㎥/y규모의 SNG 프로젝트

를, Xinwen Mining Industry 그룹은 내몽고와

신장(Xinjiang)에 20억 N㎥/y규모의 SNG 프로

젝트를추진중이다.

중국에서는 내몽고와 신장(Xinjiang)지역에 있

는풍부한석탄자원을활용하여천연가스를생산하

고 이를 바로 공급할 수 있게 되면, 석탄 발전,

Coal-to-Petroleum, Coal-to-Olefin의뒤를

잇는 주요 전략이Coal-to-SNG가될것이라고전

망하고있다.

중국에서는 석탄에서 합동천연가스를 생산하는

중국의플랜트에관한기술적인부분은상당부분성

숙되었다고 판단하고 있지만, 플랜트 건설 지역의

공급석탄가격, 용수사용정도, 건설조건, 배관인

프라 구축비용, 천연가스 가격 등에 따라 경제성 여

부가 달라질 수 있기 때문에 이 부분에 초점을 맞추

어프로젝트를진행시키고있다.

또한 중국 내의 천연가스를 안정적으로 확보하는

방안으로, 자국보유육상및해상가스전, 석탄층가

스(Coal Bed Methane), Coal SNG, 중앙아시

아를통한배관을통한PNG, 해상을통한NLG 수

입에 대해 종합적으로 검토를 하고 있다. 2020년

44_제19호


[그림 9] 중국에서의 천연가스 배관망과 석탄 SNG 제조 설비 우치

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중국 내에서 얻을 수 있는 천연가스를 주로 확보하

고, 부족분만 수입하려는 계획 하에 석탄으로부터

얻는SNG를중요한자국천연가스공급원으로판단

하고있다. 2010년중국북경에서개최된“Coal -

to-SNG 2010 Conference”에서 ASIACHEM

사에의해발표된중국내에서진행된석탄SNG 프

로젝트의현황은[표4]와같다. 그리고이들15개프

로젝트가 진행되고 있는 중국내 위치와 기존 또는

건설및계획중인천연가스배관망은[그림9]를통

해살펴볼수있다.



[표 4] 중국에서 추진 중인 SNG 프로젝트 현황[보완]

No. 지역 회사용량

(억N㎥/y)Status

2Ordos, InnerMongolia

Huineng Coal Chemical 16 - Proposed

3Ordos,

Inner MongoliaHunan HuayinElectric Power

15- Proposed- Hydromethanation process

4Ordos, InnerMongolia

CNOOC 80 - Agreement Signed

5Hulunbeier,

Inner MongoliaHuaneng Yimin Coal &Power Generation Crop.

40 - Proposed

7 Datong, ShanxiCNOOC, Datong Coal

Mining Group40 - Proposed

8 Yili, XinjiangCPIC, Xinwen Mining

Group60 - Construction underway

11 Changji, XinjiangShendong Tianlong

Group13 - Proposed

12 Aletai, Xinjiang Xinjiang Guanghui Group 40 - Proposed

14 Ningdong, Ningxia Shenhua Ningmei Group 40 - Planned

15 Jining, ShandongAmerican Universal

Energy, Jining EnergyDevelopment Group

25 - Planned

9 Yili, Xinjiang Qinghua Group 55 - Construction underway

10 Yili, Xinjiang CPIC 60 - Construction underway

6Chifeng, Inner

MongoliaDatang International

(1200만 N㎥/d)40

- Construction underway- 내몽고 츠펑시, 226억위엔(약33.13억달러) 투자- 381㎞ 수송배관을 통해 북경에 SNG 공급

13 Fuxin, Liaoning Datang International40

(1200만N㎥/d)

- Proposed - 226억위엔(약33.13억달러)투자- 1,100㎞수송배관을통해심양, 대련에SNG 공급

1Ordos,

Inner MongoliaShenhua Group 20

- Construction underway- 2009년 내몽골 어얼뛰스(多斯)에 SNG프로젝트

착공(2009년 4월 자료)- 140억 위엔 투자, 부지면적 1,000,000㎡- 2012년 생산 예정

자료 : 유영돈 외, 「석탄가스화를 통한 SNG 기술 동향 및 전망」, 2010.

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3.3 유럽

유럽에서는 석탄에서 SNG를 제조하는 공정보다

는 CO2 발생 감소와 에너지 안보를 강조한다. 이에

따라 바이오매스 또는 폐기물을 가스화하여 발생하

는 합성가스를 이용한 SNG 생산 공정(Biomass-

to-SNG/Waste-to-SNG)에 대한 개발이 주를

이루고있다. 바이오매스를연료로사용하기때문에

주로유동층가스화방식을이용하는방법을개발하

고있으며, 현재는파일럿플랜트건설및운전이대

부분이다.

오스트리아에서는 유럽위원회의 지원을 받아

2006년 5월~2009년 4월까지 독일, 오스트리아,

스위스, 체코, 프랑스의 연구기관이 참여한 프로젝

트의 결과물로서, 실증플랜트(바이오매스 기준

8MWth)가건설되어시험중에있다.

3.4 우리나라

우리나라는 에너지의 97%를 수입하는 에너지 절

대빈곤국가로국제유가의변동에따라늘국내경

제가영향을받는구조를가지고있다. 2010년우리

나라 LNG 사용 규모는 약 3,240만 톤으로 이 중

40%가 발전용으로사용되었으며, 천연가스의발전

용 사용은 첨두부하의 복합화력발전을 하기 때문에

최근에는동절기및하절기의운전율이점점높아지

는실정이다.

우리나라의 전력가격은 산업화 정책으로 인해 낮

게 책정이 되어 현재 발전사의 적자 운영 요인이 되

고있으며, 복합화력발전을운영하는발전사는원료

인 천연가스의 원가를 낮출 수 있는 방안의 하나로

대체천연가스인 합성천연가스 제조 사업을 추진하

게 되었다. 국내의 SNG 사업은 복합화력 발전소의

연료를대체하여제조원가를낮추려는시도에서출

발하게 되었으며, 국내 복합화력 발전소 운영 현황

은다음[표5]와같다.

복합화력 발전소가 100% 가동할 경우 450MW

당 약 50만톤의 LNG를 소모하며, 현재 국내 복합

화력 발전소의 평균 이용률은 73%로서 연간 약

1,500만톤의천연가스를소비하고있다.

46_제19호


주 : 450MW당 LNG 50만 톤 소요, 열병합 용량 제외. 평균 가동율 : 약 73%2010년 12월 영월 복합화력 850MWh 건설 완료, 향후 추진계획 용량 2,800MWh

[표 5] 국내 LNG 복합화력발전소 운영규모

발전사 중부 서부 남동 남부 동서 포스코 기타 합계

복합용량 2,800 3,000 920 4,450 2,100 3,300 3,900 20,470

우리나라에서는 ㈜포스코가 광양제철소 LNG 터

미널북단슬래그처리장414,635㎡의부지에연간

50만톤 생산규모의 SNG 플랜트 건설사업을 추진

중에 있다. 본 생산설비는 2011년 6월에 착공되어

2013년준공을목표로건설중이며, 연간50만톤의

SNG 생산을위한석탄사용량은연간182만톤, 생

산설비 건설에 소요되는 총 예산은 10,488억 원이

예정되어 있다. 광양 SNG 플랜트의 경우에는

Conoco Phillips가 가스화기 업체로 선정되었다.

본생산설비가2013년준공을목표로함에따라, 현

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재 지식경제부, 도시가스협회, 한국가스공사㈜, 한

국전력공사㈜, 한국남부발전㈜, ㈜포스코를 중심으

로, 2011년 8월~2013년 상반기를 연구기간으로

설정하여, 생산된SNG의한국가스공사㈜주배관망

인입을 위한 품질기준을 수립하기 위해 공동연구가

진행중이다.

한국남부발전㈜는 경남 하동군 금성면 화력발전

소인근에연간생산량50만톤의SNG 사업을추진

하고 있으며, 남동발전 SNG 건설사업, 삼척 SNG

건설사업의예비타당성조사가수행중에있다.



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합성천연가스(SNG)생산설비건설사업 예비타당성조사[그림4] 합성가스를Ni계촉매로반응시켜SNG를얻는방법 이공정은다음과같은순서로이루어진다