기술기사 화력발전소배연탈황설비기술 정일철 *, 김인선대기사업부사원 *, 과장 1. 서론 2. 기술동향 2-1. 국내시장현황 2-2. 배연탈황기술 2-3. 국내기업기술현황 3. 습식석회석-석고기술 3-1. 기술개요 3-2. 흡수탑내반응메카니즘 4. 설계기술 4-1. 흡수탑설계인자 4-2. 구성설비및설계고려사항 4-3. 재질선정 5. 결론 1. 서론 국내대기오염의주원인물질로는, 화석연료를사용하는산업용보일러및 화력발전소와각종소각로등에서발생하는분진, 탄화수소, 황산화물 (SOx), 질소산화물 (NOx) 등다양하지만, 그중 SOx 와 NOx 가환경규제의 집중대상이되고있다. 정일철공학석사 우리나라는정부주도하에 2001 년부터국내화력발전소에 NOx 를저감하기위한탈질설비가시공되고있고, SOx 를저감하는탈황설비는 1995 년이후 2002 년 6월현재총 31 기가시공, 완료되어운영중에있다. 이처럼탈황설비를포함한기타대기오염방지설비의괄목할만한설비투자에도불구하고 2002 년한일월드컵을맞이하여여전히대기질의개선이대두되고있는이즈음에전세계탈황기술중가장널리사용되는
2. 기술동향 습식석회석-석고배연탈황법을중심으로탈황기술의동향및관련설계기술을살펴보고자한다. 석탄이나석유와같은화석연료의연소시에발생하는황산화물 (SOx) 은기타대기오염물질과달리연료에포함되어있는황 (S) 함유량에따라그배출량이결정되는것이특징이며, SO 2 및미량의 SO 3 로구성되어있고배출시산성비, 스모그등의대기오염을유발한다. 배출저감방법중가장범용적으로사용되는것은배연탈황설비 (FGD System : Flue Gas Desulfurization System) 이며, 선진국과국내대형화력발전소에주로적용된기술은석회석-석고습식배연탈황법으로상업적으로도가장완성단계에있는기술로평가되고있다. 2-1. 국내시장현황국내에서의배연탈황설비설치사업은한국전력주도형발주사업으로, 단기적으로대형화력발전소에설치된후, 장기적으로민간중소형산업용설비로확대되고있다. 배연탈황설비는 1995 년부터 1999 년까지기존발전설비총 29 기에대해 1 조 2천억원이집중적으로투자되었고, 평균적으로연간 3,000~4,000 억원규모의시장이형성되어있다. 앞으로 2010 년까지한국전력의장기전원계획상으로는약 1 조원규모가추가투자될것으로보이나, 발전소민영화의추진여부에따라변동이예상된다. 표 1 은한국전력화력발전소탈황설비건설현황및실적보유기업을나타낸것이다. 2002 년 6 월현재, 제작중에있는탈황설비는영흥화력 1, 2 호기, 삼천포화력 1~4 호기이다.
2. 기술동향 표 1. 화력발전소탈황설비건설현황및실적보유기업 발전소호기용량 (MW) 착공준공계약자한전사업소 #1 125 96. 10 98. 12 한국전력기술영동 #2 200 95. 09 98. 03 동아건설한국남동발전 ( 주 ) #1 98. 10 한국전력기술서천 #2 200 2 97. 02 98. 12 동아건설한국중부발전 ( 주 ) 울산 #4 99. 05 대우중공업 #5 400 3 97. 04 99. 06 ( 주 ) 대우 #6 99. 08 한국동서발전 ( 주 ) 영남 #1 99. 08 200 2 97. 04 한라산업개발 #2 99. 07 한국남부발전 ( 주 ) #1 200 99. 07 두산중공업여수 #2 300 97. 04 99. 05 대림산업한국남동발전 ( 주 ) #3 98. 09 보령 #4 98. 10 STX 500 4 96. 02 #5 99. 04 쌍용건설 한국중부발전 ( 주 ) #6 99. 02 #1 98. 10 #2 98. 12 96. 02 현대중공업 #3 99. 02 태안 500 6 한국서부발전 ( 주 ) #4 99. 04 #5 01. 10 - #6 02. 05 두산중공업 #1 98. 12 #2 99. 05 하동 #3 99. 02 현대중공업 500 6 96. 02 #4 99. 03 현대산업개발한국남부발전 ( 주 ) #5 00. 09 #6 01. 09 #1 99. 06 당진 #2 99. 12 한국코트렐 500 4 96. 05 #3 00. 09 삼환기업 한국동서발전 ( 주 ) #4 01. 03 영흥 #1 04. 07 800 2 - #2 04. 12 두산중공업 한국남동발전 ( 주 ) #1 04. 08 삼천포 #2 04. 09 한국코트렐 560 4 - #3 04. 11 삼환기업 한국남동발전 ( 주 ) #4 04. 12 합계 37 기 16,665 - - 주 ) 출처 : 한국전력홈페이지 (www.kepco.co.kr) 2-2. 배연탈황기술배연탈황 (FGD) 이란흡수 (Absorption), 흡착 (Adsorption), 산화 (Oxidation), 환원 (Reduction) 등의원리를이용해연소후배기가스중포함되어있는 SOx 를제거하는기술을말한다. 배연탈황기술은흡수제의수분량에따라크게건식법, 습식법으로나누며,
흡수제의재생여부에따라다시재생법과비재생법으로분류할수있다 ( 표 2). 습식법은물또는알칼리성용액의흡수제를이용해기상의 SO 2 를흡수하여알칼리성분과반응, 생성된 Sludge 를탈수처리및폐기하거나석고 (Gypsum) 와같이시장성있는부산물을생산하는방법으로, 90% 이상의높은제거효율을가진다. 이중석회석세정법은독일, 일본, 미국 3 국이주도하고있는가장보편화된상용화기술이라할수있다. 건식법은아직시장도입또는연구개발단계이지만황산화물 (SOx) 과질소산화물 (NOx) 을동시에제거할수있는기술은앞으로탈황 탈질기술을대체할차세대기술로주목받으며연구개발및시장도입을활발히진행하고있다. 표 2. 배연탈황기술분류 분류기술비고 석회석세정 가장많이사용 석회세정 비재생법 이중염기 (Dual Alkali) 습식법 DOWA Aluminum Sulfate 해수세정 매우낮은제거효율 Wellman-Lord(W-L) 재생법 산화마그네슘 (MgO) 구연산 (Citrate) 비재생법 흡착제직접주입 Spray Drying Furnace, duct 반건식법 건식법 재생법 활성탄흡착 Aqueous Carbonate Shell Flue Gas Treatment NOx, SOx 동시제거 NOXSO NOx, SOx 동시제거 습식탈황법은건식법에비해아래와같은장 단점을가지고있다. (1) 장점 - 90% 이상의높은제거효율 - 보일러부하변동에의한영향이적음 - 상대적으로낮은운영비 ( 높은경제성 ) - 대용량보일러에적합 - 높은기술신뢰도
(2) 단점 - 배기가스의처리온도를위한냉각및재가열 - 높은용수소모량및동력소비 - 일부공정에서다량의폐수발생 - 높은초기투자비용 2-3. 국내기업기술현황탈황설비설치사업은기타환경설비사업분야에비해일반건설회사의참여가저조하고, 실적을보유한제조업위주의시장이형성된사업분야로분류할수있다. 국내배연탈황기술을보유하고있는기업은 ( 주 ) 대우, 한국전력기술, 한라산업개발, 한국코트렐, STX, 두산중공업, 현대중공업등이다. 이들은대부분제조업체들로최근한국전력의화력발전소사업실적을토대로건설회사와공동혹은단독입찰참여의형태로사업을추진하고있다. 국내의배연탈황기술은과거독일, 일본, 미국등선진국기술의존도가높고, 부품국산화율이낮아해외시장에서의경쟁력약화등중 하위권의기술수준에머물렀으나, 그간의실적을바탕으로자체설계기술을점차적으로확보해가고있는상황이며, 부품국산화율또한 1997 년 43% 이던것이현재는약 60% 에이르고, 2005 년에는약 80% 에이를것으로예상되고있다. 또한, G-7 Project 로 1992 년부터추진된 200MW 급한국형탈황설비기술이실증설비에적용되어성공적으로상업운전중이며, 기타기술실적보유업체들도지속적인외국기술의도입을통해자체기술을확립해나가고있어, 우리기업들이동남아시아시장의수요팽창에편승해곧해외진출을이끌어낼수있을것으로보인다. 3. 습식 석회석 -석고기술 3-1. 기술개요습식석회석-석고법 (Wet type Limestone-Gypsum Process) 에서는 SO 2 를포함한배기가스가전기집진기 (E.P : Electrostatic Precipitator) 에서분진이제거된후 120~160 의온도로흡수탑 (Absorber) 내로유입된후, 흡수제인액상의알칼리슬러리와기-액접촉하고, 배기가스중 SO 2 성분은반응을일으켜흡수탑하부에 CaSO 3 또는 CaSO 4 와같은고형침전물 ( 석고, Gypsum) 이형성되고, 약 50 로냉각처리된가스는열교환기 (GGH : Gas Gas Heater) 를거쳐 100 이상으로승온되어굴뚝 (Stack) 을통해배출되는일련의공정을가진다.
그림 1 은당사에서시공한영남화력발전소습식석회석-석고탈황설비의 Flow Diagram 이다. 국내화력발전소에적용된탈황설비는흡수탑구조만기술사마다조금씩차이가있을뿐나머지부분은유사한공정을가지고있다. 이기술은흡수제 (Absorbent) 인석회석 (Limestone) 이풍부하며비용이싸다는점과부산물인석고를생산할수있다는장점이있지만, 흡수탑내와폐수처리설비에스케일 (Scale) 이생기고장치에막힘현상및장치의부식가능성이높다는것이단점이다. 그림 1. 습식석회석 - 석고법 Flow Diagram 3-2. 흡수탑내반응메카니즘 Absorber 내에서기체-액체-고체 3 상의화학반응은매우복잡한반응메카니즘을형성하는데, SO 2 흡수반응은기상과액상의경계면에서발생하는가역적물질전달현상즉, 이중격막이론 (Two Flim Theory) 으로설명할수있다. 액상의이온또는이온쌍들의상호작용에의한액-액반응, 석회석의용해와석고의결정성장반응과같은액-고반응으로크게구분할수있다. 요약하자면, (1) 기체-액체반응 : SO 2 흡수반응
(2) 액체-액체반응 : 이온반응 (3) 액체-고체반응 : 석회석용해, 석고결정화아래의식은주요화학반응메카니즘을나타낸것이다. (1) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 (2a) Ca(HCO 3 ) 2 + 2SO 2 Ca(HSO 3 ) 2 + 2CO 2 (2b) Ca(HCO 3 ) 2 + SO 2 + 1/2H 2 O CaSO 3 1/2H 2 O + 2CO 2 + H 2 O (3) Ca(HCO 3 ) 2 + O 2 CaSO 4 + H 2 SO 4 (4) H 2 SO 4 + CaCO 3 CaSO 4 + CO 2 + H 2 O (5) CaSO 4 + 2H 2 O CaSO 4 2H 2 O 주요과정은배기가스유입과정, 산화공기 (Oxidation Air) 의주입, 흡수제슬러리주입, 그리고처리가스의배출및부산물인석고의처리과정등으로이루어진다. 식 (1) 은석회석의분해과정을, 식 (2a) 와식 (2b) 는각각 ph 5 이하, ph 5 이상에서의 SO 2 가스와의반응을나타내고있다. 식 (2a) 와같이 ph 5 이하로저하시키는것이석고생산성을향상시키는중요한인자로작용함을알수있다. 식 (1), (2) 에서과잉의 CaCO 3 가주입되면 HSO - 3 이온은불안정해지고, CaSO 3 는 Absorber 내부에 Scale 을형성할것이다. 높은 ph(6.0~6.5) 는 CaCO 3 침전의지표라할수있다. 반면, ph 가너무낮으면 (ph 4.5 이하 ) SO 2 흡수가방해를받게된다. 그러므로운전 ph 는 4.5~5.5 로유지하는것이중요하다하겠다. 식 (3) 의산화과정을높이기위해강제산화방식 (Forced Oxidation) 을채택함으로써 Absorber 하부에 Oxidation Air Blower 를이용하여산화반응을유도한다. 마지막으로식 (5) 는 Gypsum 의결정화를보여주고있다. 4. 설계기술 4-1. 흡수탑설계인자흡수탑설계는 SOx 제거효율달성과함께성능보증기간동안의상업운전신뢰도확보, 경제적인시공비를결정하는가장중요한요소이다. 이중특히배기가스와석회석슬러리와의접촉시간을고려한경제적인체류시간확보, 흡수탑내의충분한고형물체류시간, 산화공기주입설비의성능이고려되어야한다. 흡수탑은보통원통형태과사각형태로구분되는데그기능은유사하다. 성능보증조건을충족할수있는체류시간을만족시키기위해흡수탑의직경과높이를결정하는데, 경쟁력을갖추기위해서는가장 Compact 한
설계가요구된다. 흡수탑의직경은배기가스의적정유속유지, 효과적인기-액접촉면적에의해결정되고, 또한최소한의압력손실을고려해야하며, 높이는석회석슬러리재순환펌프 (Recirculation Pump) 의동력비에영향을미친다. 이와같이 Compact 화된흡수탑은제작에필요한소요물량을줄일수있고동력소비량감소를이끌어낼수있다. 4-1-1. L/G 비흡수탑내의반응을위한석회석슬러리량은충분한가용접촉면적즉, 물질전달면적을가지도록설계하며배기가스와석회석슬러리의균일한분배가이루어지도록한다. 이러한설계를위하여유입배기가스에대한석회석슬러리량의비를말하는 L/G(Liquid to Gas) 비를검토하여최적의석회석슬러리재순환량을결정하여야한다. 유입 SOx 농도에비해 L/G 비가상대적으로커지면 SOx 흡수반응은기체막지배가주가되며많은석회석슬러리량으로인해 Recirculation Pump 용량증대, 동력소비량증대, 압력손실증가로이어지고, 상대적으로낮은 L/G 비는제거효율이감소하여액체막지배가주가되는현상이발생한다. 4-1-2. 액체상체류시간흡수탑의크기결정인자중하나인액체상체류시간은흡수탑내총슬러리량을슬러리순환량 (Recirculation Pump 용량 ) 으로나누어계산한값으로, 일반적으로 5~6 분이하로설계한다. 4-1-3. 고체상체류시간흡수탑내총슬러리양을석고취출량 (Gypsum Bleed Pump 용량 ) 으로나눈값을고체상체류시간이라고하는데, 일반적으로 10~20 시간으로보고있다. 또한흡수탑에서석회석이완전용해되는데걸리는시간은일반적으로 10~16 시간정도로알려져있다. 체류시간이너무작으면미반응석회석이증가되므로흡수탑 Size 결정시고려해야한다. 석회석이용율은여러조건에의해영향을받지만낮은 ph 조건에서운전, 석회석의반응성, 흡수탑의반응영역증대로향상시킬수있다. 4-1-4. 흡수제양론비 (S/R 비 ) S/R 비 (Stoichiometric(Ca/S) Ratio) 란실제석회석소모량을이론적
석회석소모량으로나누어백분율로나타낸것이다. 반응식을이용해이론적석회석소모량을계산한후실제석회석소모량은이론적석회석소모량의일정비율을투입한다. 4-1-5. ph SOx 제거효율을증가시키기위해서는흡수탑내 ph 를높이는것이필요하지만, 석회석이용율이감소되고흡수탑내 Scale 과 Plugging 을생성하게된다. 그러므로 3-2 절에서언급한바와같이 ph 4.5~6.0 에서운전하는것이보통이다. 4-1-6. 석고생산최종부산물인석고는표 3 과같이재활용이가능한품질기준을적용하여 95wt% 이상의순도를가진석고를생산하는것이한전의성능보증조건이다. 석고의적용용도는국내의경우대부분시멘트용이고최근에는석고보드용수요가증가하고있는추세이며, 석고소비량이석고생산량을초과하고있다. 표 3. Gypsum Quality Component Unit Dry Gypsum CaSO 4 2H 2 O wt% 95.0 CaCO 3 wt% 1.5 CaSO 3 1/2H 2 O wt% 0.25 Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 wt% 1.5 Chloride ppm 100 ph - 5 ~ 9 Free Moisture % 10.0 Mean Particle Size micron 40 4-2. 구성설비및설계고려사항습식석회석-석고법은그림 1 의 Flow diagram 에서와같이대기오염방지설비중가장많은설비로구성되어있다. 크게 Flue Gas System, Absorber, Oxidation Air System, Limestone Storage & Handing System, Gypsum Dewatering System, Waste Water Treatment System 으로나눌수있는데, 본절에서는당사에서시공한영남화력발전탈황설비를근간으로주요 Equipment 에대해간단히기술하겠다.
4-2-1. Flue Gas System E.P 를거친배기가스는 Booster Fan 에의해덕트 (Duct) 를거쳐 Absorber 전단의 GGH 에의해 120 ~ 160 의온도로인입된다. 이때유의할점은덕트내부에배기가스가노점 ( 이슬점, Dew point) 아래로떨어지지않도록하는것이중요한데그이유로는노점아래에서배기가스에포함된 SO 2 가산소와촉매의존재하에 SO 3 로산화되며수분 (H 2 O) 과반응, 황산 (H 2 SO 4 ) 를생성해덕트뿐아니라 GGH 등의기타설비에부식을야기하기때문이다. GGH 는크게 Leakage Type 과 Non-leakage Type 으로나눌수있으며 Leakage Type 의경우 Leakage 를 2% 이하로한전은제한하고있는데영남탈황에는 Non-leakage Type 을채택, 설치하였다. 이 Type 은구성상가스의 Leakage 가없는것이장점이나, 비용이고가이고지속적인유지관리가요구되는것이단점으로지적되고있다. 4-2-2. Absorber 흡수탑은 Open Spray Type 으로 Booster Fan 을거친배기가스는그림 2 의상세구조도에서와같이측구로유입되고 Slurry Spray 구간과 Mist Eliminator 를거쳐처리된가스가상부로배출되는구조로되어있다.
그림 1). 흡수탑상세구조도 (1) Mist Eliminator (2) M/E Wash Water Inlet Nozzle (3) Absorber Recirculation Pump Outlet Nozzle (4) Spray Header Pipe (5) Absorber Liquid Inlet Nozzle (6) Filtrate Water Inlet Nozzle (7) Over Flow (8) Gypsum Bleed Suction Nozzle (9) Agitator Outlet Nozzle (10) Absorber Recirculation Pump Inlet Nozzle (11) Limestone Slurry Inlet Nozzle (12) Inspection Glass (13) Manhole (14) Oxidation Air Blower (15) Oxidation Air Inlet Nozzle (16) Agitator Inlet Nozzle (17) Gypsum Bleed Nozzle (18) Drain 흡수탑재순환펌프 (Recirculation Pump) 는흡수제석회석 Slurry 를 Spray Header Pipe 로이동, 순환하는설비이다. 이설비는설계시설치대수, 용량, 동력소모량을고려해가장경제적으로설계되어야하는중요한인자중하나이다. 또한 Absorber 는발주처의성능보증조건을만족할수있는가장 Compact 한크기로직경과높이를설계하여야한다. 흡수탑을통과한처리가스는액적을함유하고있고, 이는흡수탑후단설비의부식과 Scale 형성의원인이되며 Stack 에서의백연현상의원인이된다. 습분분리기 (Mist Eliminator) 는이러한액적을제거하는기능을한다.
습분분리기는여러형태가있으나 Chevron (Euroform) Type, 2 Stage, 수평류식등이주로이용되며, 흡수탑후단의가스중액적농도가 100 mg/nm 3 이하가되도록한다. 또한습분분리기내에액적이축적되어 Scale 이형성되는것을방지하기위하여주기적으로습분분리기를세척할필요성이있다. 그림 3. Spray Header Pipe 4-2-3. Oxidation Air System 산화공기분배기 (Oxidation Air Blower) 는흡수탑내에공기를지속적으로주입하여반응효율을높이는강제산화방식이주로채택된다. 4-2-4. Limestone Storage & Handing System 석회석의수송방식에는차량, 선박운송방식이있으며, 선박운송의경우하역기 (Ship Unloader) 에의해하역된후, 각종 Conveyor 에의해석회석저장탱크로이송된다. 석회석저장설비는국내의경우 Silo 방식과 Shed 방식이적용되나대부분 Silo 저장방식을채택하고있다. 석회석취급설비는석회석저장탱크 (Limestone Storage Silo), Day Silo, Wet Ball Mill 및석회석슬러리취급설비인탱크및이송펌프로구성되어있다. 그림 4 의 Wet Ball Mill 은석회석을일정한크기의입자로분쇄하는기능을하며, 분쇄된석회석은물과혼합하여 Slurry 상태가되며이는다시흡수탑으로공급된다.
그림 4. Wet Ball Mill 4-2-5. Gypsum Dewatering & Storage System 흡수탑에서생성된 Gypsum 은석고취출펌프 (Gypsum Bleed Pump) 에의해제 1 차탈수장치인 Hydrocyclone 으로이송되며, Hydrocyclone 에서약 40~50% 의 Solid 농도를가진 Gypsum Slurry 상태로되고, 제 2 차탈수장치인 Vacuum Belt Filter(VBF) 로이송되어, 함수율 10% 이하로탈수된 Cake 상태로석고저장설비에이송된다. 그림 6 은 VBF 사진인데, Hydrocyclone 에서배출된 Gypsum 은 Belt Filter 로이동되고아래에서진공으로탈수시킨다. Hydrocyclone 에서분리된탈수여액은탈수여액탱크 (Filtrate Tank) 로유입, 저장되어흡수탑및석회석슬러리제조계통으로재순환된다. 그림 5. Hydrocyclone
그림 6. Vacuum Belt Conveyor 95% 이상의순도를가진 Gypsum 은저장설비로이송이되는데, 석고저장설비는 Silo 방식과 Shed 방식이있다. Gypsum 은석회석과는달리 Silo 방식으로저장할경우운영상문제점이발생되므로 Shed Type 이보편적으로적용되고있다. 국내발전소용탈황설비의경우, 대부분석고저장설비로 Gypsum Shed 방식을채택하였고내부에는 Reclaimer 가설치되어있어연속적으로석고를긁어모아 Shed 하부 Belt Conveyor 에실어반출한다. 그림 7. Reclaimer 4-2-6. Waste Water Treatment System 탈황설비에서배출된폐수는주로미세분진과용해된염 ( 주로 Cl - ), 중금속류를함유하고있다. 주요공정은중화조, 반응조, 혼합조,
농축조 ( 침전조 ), 여과기및탈수공정으로구성된다. 탈황폐수의수질은폐수처리설비설계시중요한인자이며, 탈황설비초기투자비및성능보증에적지않은영향을미친다. 탈황폐수는 Filtrate Tank 에서지속적으로발생하는상시폐수와 GGH 등의설비에서비정기적으로발생하는세척수와같은일시폐수로나뉜다. 이러한폐수는 NOx 와 SOx 을다량함유함으로써 N-S COD 를생성하는데, 안정화된화합물이기때문에분해에어려움이많고복잡한시스템을구성해야한다. ( 자세한내용은환경기술 2 권 1 호, 강정희, ꡒ탈황폐수처리에대한국내적용기술의고찰 참고 ) 4-3. 재질선정탈황설비의재질선정은부위별 SO 2 농도, ph 조건, 온도범위, Cl - 농도, F 농도등을감안하여내식성, 내마모성을가진높은등급의재질을선정해야한다. 대부분입찰사양서에는한전에서제안하는재질이명기되는것이일반적이나, 필요에의하여입찰중에변경되는경우도있다. 재질등급에따라비용이큰차이를보이므로정확한물량산정및재질선정이무엇보다중요하다하겠다. 4-3-1. 금속재질한전에서는표 4 에서와같이탈황설비재료적용기준을확립하였다. 이표는 ph 조건과 Cl - 농도값에의한적용기준으로, 실제적용에있어서는기타조건을고려하여재질을선정한다. 표 4. 국내탈황설비용재료선정기준 Mild Moderate Severe Very Severe Cl - (ppm) 100 500 1,000 5,000 10,000 30,000 50,000 100,000 200,000 Mild ph 6.5 Moderate ph 4.5 316L, S.S 317LMN, S.S SuperAustentic, S.S Nickel Alloy C276 etc. Severe ph 2.0 317LMN, S.S Very Severe ph 1.0 (1) Stainless Steel
일반적으로 STS, SUS 로부르며고온성질및내부식성이우수한재질로제조방법에따라단조용과주조용으로구분하고, 미세조직에따라단조용은페라이트계, 마르텐사이트계, 오스테나이트계, 석출경화계의 4 가지로분류하는데, 탈황설비에는내식성이우수한오스테나이트계가주로사용된다. Austentic S.S 중주로적용되는재질의종류로는 304, 316, 317 등이있다. (2) Duplex Stainless Steel Duplex Stainless Steel 은기존 Stainless Steel 보다 Ni 성분이매우적고, Cr, N 이많아페라이트와오스테나이트조직이동시에존재하는강종이다. Stainless Steel 에비해높은내식성을가지고있지만고온에서는다소약한특성을가지고있다. 그종류에는 SAF 2304, 2205, 2507 과 POSCO Duplex S.S 등이있다. (3) Super Stainless Steel Super Stainless Steel 은기존 Stainless Steel 에 Cr, Mo, W 및 N 등을상당량첨가시킨재질로, 탈황설비에는주로 Super Austentic Stainless Steel 이주로사용된다. (4) Super Alloy Ni 에 Cr, Mo, Co, Fe 등을첨가한것을초합금 (Super Alloy) 라한다. 탈황설비에는 Fe-Cr-Ni 계에속한 C-276, C-22 등을사용하고있으며, 특징은고온에가장강하며 Chloride 에의한 Pitting 및틈 (Crevice) 부식에강하다. 단점은가격이고가인관계로이종금속인 C-276 Clad( 이종금속의접합 ) 로대체사용하기도한다. Ti-Clad 강의경우 C-276 에비해비중이작은장점을가지고있다. (5) 내후성강 (CRLS : Corrosion Resistance Low Alloy Steel) 가격이비교적저렴하며, 저온부식에대한저항성이우수하여공기예열기나배기가스덕트용재료로사용되고있다. 내후성강의종류는 COR-TEN 이있고이밖에 S-Ten, CRIAC, POSTEN 등이있다. 그러나최근탈황설비에는그사용이배제되고있다. 4-3-2. 고분자재질고분자재질은일반적으로 Carbon Steel 에덧붙이는 Lining 재질에의해 Flake Lining, FRP(Fiberglass Reinforced Plastics), Rubber Lined Steel,
Polyethylene (PE) Lined Steel, 불소수지 (Teflon) 로크게나눌수있으며, 일반 Solid 재질로사용하기엔비용부담이큰부분, 즉흡수탑및흡수탑후단의가스구간덕트에주로사용되고있다. 흡수탑에는과거부식및마모에강한 Rubber Lining 을사용되기도하였으나고온에약한점, 보수의어려움, 화재의위험성, 숙련된작업자의부족등의단점으로인해최근에는 Flake Lining 으로대체되었고 Rubber Lining 은펌프 Casing 및배관류의피복재로일부사용되고있다. 4-3-3. 구간별설치사양표 5 는국내 S 화력발전소의탈황설비구간별재질사양을나타낸것이다. 이는석탄과중유같은적용연료의종류에따라일부사양이변경이되기도하며, 설계업체에따라일부변경되기도한다. 표 5. S 화력발전소탈황설비의구간재질사양 구간재질사양비고 E.P 후단 ~ GGH 전단 ASTM A588 Carbon Steel + Flake GGH 후단 ~ 흡수탑전단 lining or 4.5% Mo ( 흡수탑 )Wet/Dry Zone C-276 Very Severe 흡수탑흡수탑 ~ FGD Outlet Damper FGD Outlet Damper ~ Stack Inlet 4.5% Mo Carbon Steel + Flake lining or 4.5% Mo Ti-Clad 5. 결론 탈황설비는여타대기오염방지설비에비해시스템이비교적복잡하게구성되어있고, 투입되는기자재또한다수이다. 국내기업들은 1995 년이후현재까지약 8 년동안해외업체들과의기술제휴로설계 시공해오며적지않은기술축적을이루고있는반면, 기술제휴사가기술이전을꺼리고있어그어려움이큰것이사실이다. 국내화력발전소탈황설비입찰의경우, 입찰시방이규격화되어있고업체간의경쟁심화로인한저가수주로기업들의기술개발에대한투자가여의치않은실정으로, 업체들간의저가수주경쟁을자제하고자체
국산신기술개발에좀더좋은방안을강구한다면, 탈황설비기술의국내자체기술확보와기술축적에도큰도움이될것으로판단된다. 더불어입찰에서품질이우수한기술에대해인센티브를부여하는방안이강구된다면기술개발이촉진될것으로사료된다. 참고문헌 1. 한국전력공사, 탈황설비실무, 한국전력공사발전교육원, 1998 2. D.S. Henzel, B.A. Laseke, "Handbook for Flue Gas Desulfurization Scrubbing with Limestone", NOYES DATA Co., 1982 3. T. Devitt, R. Gershe, L. Gibbsetc., "Flue Gas Desulfurization System Capabilities for Coal-fired Steam Generators", U.S Department of Commerce, 1978 4. 김동술, 1996, " 대기오염방지공학 ", 신광문화사 5. 한국전력공사, www.kepco.co.kr 6. 국가환경기술정보센터, www.konetic.or.kr