친환경 발전 연료 바이오중유 품질특성

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

오늘은 '친환경 발전 연료 바이오중유 품질특성'에 대하여 알아보겠습니다.

 

화력발전사 RPS 정부정책 이행 현황

전세계적으로 에너지원 다양화 및 온실가스 저감을 위한 다양한 신재생에너지 보급 활성화 정책이 추진되고 있습니다. 국내에서도 일정 규모(500㎿) 이상의 발전사업자(공급의무자)에게 신재생에너지 공급 의무화제도를 시행하고 있습니다.(올해 25개 공급의무자 가운데 8개사: 공기업, 나머지: 민간 발전 기업)

올해 RPS(Renewable Portfolio Standard) 의무공급 비율이 13%라면, 각 공급의무자는 다양한 의무이행 수단 중 자율적으로 포트폴리오를 구성해 의무공급 비율을 달성해야 하는데요. 이 수단을 통해 신재생에너지 공급인증서(REC)가 조달됩니다. REC 획득을 위한 방법으로는 1)신재생에너지 발전사업 추진, 2) REC 고정가격계약 3)REC 현물시장 등이 있습니다.

하지만 REC 공급이 부족해지자 REC 가격이 고공행진 하면서 발전 공기업들 재무부담이 가중되고 있고 일부 발전 공기업들은 한국전력 재무 위기 여파로 재무위험 기관으로 지정돼 신규 발전사업에 뛰어들기도 힘든 실정입니다. 이같은 발전사 재무부담은 결국 국민들 전기요금 인상으로 이어질 가능성이 높이고 있는데요. 발전사들이 부담하는 RPS이행 비용은 결국 전기요금에 포함되는 기후환경요금으로 보전될 전망되기 때문입니다.

 

국내 발전사 친환경 발전 연료(바이오 오일) 활용 연구 Point 

 

발전사업자들은 의무공급량(RPS) 이행을 위해 기존화석연료인 LSFO, C중유와 석탄발전 대신 바이오중유를 사용하고자 품질특성을 활발하게 연구하였는데요. 발전용 바이오중유 역시 동식물성 유지, 지방산에스테르 등의 혼합물이지만, 동점도, 유동점, 전산가 등의 기존 중질유 품질특성을 만족해야하기에, 다양한 관련 연구가 진행되어 왔으며 일반적으로 바이오 연료와 혼합되는 중질유 비율이 증가할 수록 유동점, 밀도, 황분 및 동점도는 감소하고 전산가, 요오드가, 산소함량은 증가하는 모습이 나타남이 규명되었습니다.

 

2023.12.19 - [EnergyTok/정유·화학] - 친환경 선박 연료 바이오중유 제조, 생산 공정

친환경 선박 연료 바이오중유 제조, 생산 공정

 

정유사 역시, SLO 유분 고부가화와 내수시장 저유황중유 제조원가 절감과 친환경성 강화를 위해 배합 Folmula를 수립하여 중유 품질기준 충족시키는 제품을 개발하고 있는데요. 싱가포르 등지에서 수입되는 유동점 37.5도 미만의 저가 LSFO 유분과의 5 : 5 혼합, RFCC BTM인 SLO와 이물질을 제거한 PAO(Palm Acid Oil)와의 3:7 혼합유분을 LSFO에 50% 배합하여 중유 품질기준 충족하여 제품 공급을 타진하고 있습니다.

 

바이오오일 반제품/석유제품 품질 성분 비교

 

발전용 바이오중유 스펙과 품질검사 항목

 

 

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국내 발전사 바이오 오일 배합 활용 연구 Point (친환경 발전 연료)

 

1) 동점도

 

 

연료의 분무특성과 관계 있는 동점도는 발전용 바이오중유 혼합량이 증가할 수록 감소하는데 기존 석유제품 중유와 바이오오일의 동점도 차이가 워낙커서, 바이오중유를 30%만 홉합하여도 동점도는 절반이하로 급감하기에 적정 분무점도 범위인 20~40mm2/s가 유지되도록 혼합비율과 연료온도를 조절해야합니다.

 

2) 전산가/요오드가

 

 

전산가와 요오드가는 바이오중유 혼합비율에 비례하여 증가하는 모습을 보입니다. 전산가(Acid Number)란 1g 중에 함유되어 있는 산성 성분을 적정하는데 소요되는 염기의 수량으로 시료그램당 수산화캄륨의 mg단위로 표시되므로 전산가가 크면 연료 중의 산성성분이 저장탱크 및 연료라인의 금속 및 고무재질의 부식을 유발시킬 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 발전용 바이오중유는 경제성 확보를 위해 저가의 고산가 유지나 공정 부산물 등을 원료로 사용하기 때문에 C중유 대비 전산가가 높고, 바이오오일의 원료로 고산가의 PAO가 많이 함유되어있을 수록 전산가도 높게 측정됩니다. 요오드가 또한 연료 중에 이중결합을 포함한 불포화 지방산의 함량이 높아 쉽게 산화되어 전산가를 높이는 영향을 주기에 관리가 필요합니다.

 

3) 탄소/수소/산소

 

 

발전용 바이오중유 혼합량이 증가할수록 카르복시기(-COOH)를 가진 지방산 함량이 증가하므로 탄소, 수소 함량은 낮아지고 산소함량은 증가합니다. 

 

4) 발열량/연소특성

 

 

조연성 물질인 산소함량이 높아진 바이오중유 혼합연료는 발열량이 중유대비 낮으며, Light한 휘발분이 많은 바이오중유가 LSFO 대비 낮은 온도에서 연소가 시작되어 완료됨. 열분해 후 잔류탄소 함량도 상대적으로 낮습니다.

 

5) 배출가스

바이오중유 혼합 사용시, 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx) 배출량은 크게 감소하여 바이오중유 100% 사용시 탈황 및 탈질설비 가동없이 환경 규제치 이하로 운전이 가능하여 경제적인 효과를 얻을 수 있습니다.

 

정리

1) 기존 발전설비에서 버너팁 및 연료공급 장치 등의 일부 설비만 개조하고 부하별 운전변수를 재조정 하는 방법만으로도 바이오 중유 100% 전소도 가능

2) 점화 특성 및 화염 안정성은 양호하나, 보일러 효율은 경미하게 낮게 평가됨

3) 배기가스 중 질소산화물은 일부 저감되며, 황산화물은 대폭 저감이 가능

 

오늘은 '친환경 발전 연료 바이오중유 품질특성'편이었습니다.
다음은 ' 바이오디젤 정부정책과 시장전망'을 정리하겠습니다.