app-cfeГЦБѕєё°нј-2009

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<앞표지> 휴면명조로 작성 (폰트 사이즈 주의) - 측면은 보고서 두께에 따라 폰트 사이즈 조정 가능 표지는 백색바탕, 흑색활자로 작성 상하 여백 준수 요망 최종보고서 (측면) (앞면) <뒤표지> 아래 박스표를 보고서 뒷 면에 기재 휴면명조로 작성 (폰트 사이즈 13)

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Page 1: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

<앞표지>

※ 휴면명조로 작성 (폰트 사이즈 주의)

- 측면은 보고서 두께에 따라 폰트 사이즈 조정 가능

※ 표지는 백색바탕, 흑색활자로 작성

※ 상하 여백 준수 요망

최종보고서

(측면) (앞면)

위여백

5㎝

아래

여백

3㎝

위 여백 5㎝

APP CFE 활동수행 <사업명, 18pt>

(최종보고서) <14pt>

2010. 9. <14pt>

<한국에너지기술연구원, 14포인트>

지 식 경 제 부 <18pt>

아래 여백 5㎝

<뒤표지>

※ 아래 박스표를 보고서 뒷 면에 기재

※ 휴면명조로 작성 (폰트 사이즈 13)

주 의

1. 이 보고서는 지식경제부에서 시행한 에너지·자원기술개발 사업의

연구보고서입니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 발표할 때에는 반드시 지식

경제부에서 시행한 사업의 기술개발 결과임을 밝혀야 합니다.

Page 2: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

<제출문 표지>

제 출 문

지식경제부 장관 귀하

본 보고서를 “APP CFE 활동수행”(개발기간:2010. 07. 01. ~ 2010. 06. 30.)과제의

최종보고서로 제출합니다.

2010. 08.

기관명 ː 한국에너지기술연구원

총괄책임자 : 정 헌

지식경제 기술혁신사업 공통 운영요령 제34조에 따라 보고서 열람에

동의합니다.

- 1 -

목 차

제1장 APP CFE 개요

제1절 APP 소개

제2절 청정화석에너지 T/F 소개

제2장 APP CFE 활동 수행

제1절 이전 APP CFE T/F Meeting

제2절 이전 APP PIC Meeting

제3절 KIER-NETL 공동 워크숍

제4절 정책자료 제공: PIC회의 및 각료회의

제5절 석탄 청정활용기술 관련 국제공동연구 협의

(World CTL 2010 Conference 참가)

제3장 결론 및 향후 계획

부 록 KIER-NETL 워크숍: 석탄액화분야 발표자료

Page 3: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 2 -

제1장 APP CFE 개요

제1절 APP 소개

APP는 Asia Pacific Partnership on Clean Development and Climate의 약자

로 아태기후변화파트너쉽으로 불리고 있다. APP는 청정기술 에너지 기술개발․보

급을 통한 기후변화 대응을 위해 미국 주도로 아태 지역 7개국(한국, 미국, 일본,

중국, 인도, 호주, 캐나다)간 협력체제로 구성되었다. 2005년 7월 라오스(아세안지

역안보포럼(ARF) 회의)에서 6개국(한국, 미국, 일본, 중국, 인도, 호주)의 외무장관

이 파트너쉽 구성에 합의한 비전성명서를 발표하였고, 2006년 1월 각료회의(호주

시드니)에서 헌장, Work Plan, 공동선언서 등을 채택하여 공식적으로 출범하였다.

이후, 2007년 캐나다가 가입하여 현재 7개국으로 운영되고 있다. APP는 그림 1에

나타낸 바와 같이 각료회의, 정책수립위원회(PIC, Policy Implementation

Committee), 8개의 T/F(Task Force) 분과로 구성되어 있다.

[그림 1] APP 구성체계

APP의 헌장에는 기후변화협약과의 부합 원칙하에 7개국간 에너지 안보․대기

오염 저감 및 기후변화 대응을 위한 기술의 개발 및 이전 협력 강화에 관련된 내

용과 에너지효율 향상, 탄소저배출, 탄소저장, 메탄활용 등 기존 또는 단기 개발기

술 및 수소, 차세대 핵분열 및 융합에너지 등 장기 개발기술에 관련된 내용이 포

함되어 있다. 또한 교토의정서체제와의 관계에서 볼 때, APP는 온실가스 저배출

첨단 및 차세대 기술의 개발․확산을 통해 기후변화에 대처함으로써 교토체제를

보완하는 것으로 의미를 지닌다고 할 수 있다. APP T/F별 의장국 및 공동의장국

의 현황을 요약하여 표 1에 기술하였다.

- 3 -

분 야 의장국 공동의장국

재생에너지 캐나다 호 주

건물 및 가전기기 한 국 미 국

발전․송전 미 국 중 국

석탄채광 미 국 인 도

시멘트 일 본 캐나다

철 강 일 본 인 도

청정화석연료 호 주 중 국

알루미늄 호 주 미 국

[표 1] APP T/F별 의장국 및 공동의장국 현황

제2절 청정화석에너지 T/F 소개

APP CFE는 APP의 8개 T/F 분과 중의 하나인 Cleaner Fossil Energy(청정화

석에너지) 분과의 약자로, 석탄 및 천연가스 관련 기술의 공동개발, 보급 및 확산

을 통한 기후변화 대응을 주요 목적으로 하는 T/F 분과이다. 호주(의장국) 및 중

국(부의장국)이 T/F를 주도하고 있으며, 다음과 같은 6가지를 주요 목표로 T/F를

진행하고 있다.

- 화석연료 사용시 환경 및 경제성 향상을 위한 핵심기술의 실증 및 보급 가속화

- 파트너 국가의 기술보급을 위한 역량확산, 전문가 및 연구기반 확충

- 아태파트너쉽 청정화석에너지 로드맵 작성

- 파트너 국가의 CO2 회수 및 저장기회 증진

- 아태지역의 천연가스 사용 증대 및 효율향상

- 파트너 국가에서 청정화석에너지 기술의 채택에 장애가 되는 요인 경감

APP CFE에서는 표 2에 요약한 바와 같이, 총 16개의 프로젝트 중 12개의 프로젝

트가 현재 진행 중이며, 우리나라는 한국에너지기술연구원(KIER)과 미국 National

Energy Technology Laboratory간 공동기술개발 프로젝트(CFE-07-16)만 주도적으

로 참여 중이다.

Page 4: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 4 -

프로젝트 프로젝트 이름 참여국

CFE-06-01 이산화탄소 포집 및 저장 호주, 중국

CFE-06-02 초초임계 석탄발전과 CO2 분리/저장 (완료)

CFE-06-03 초청정석탄 호주, 미국, 중국

CFE-06-04 순산소연소 작업그룹 APP 회원국

CFE-06-05 Callide-A 순산소연소 실증(Flagship) 호주, 일본

CFE-06-06 연소후 CO2 등 오염물질 포집기술 평가(Flagship) 호주, 중국

CFE-06-07 CCS 접합된 IGCC에 대한 워크숍과 설계정보 공유 (완료)

CFE-06-08 아태지역 천연가스 시장 확대 호주, 미국

CFE-06-09천연가스의 생산, 처리 및 수송과정에서 누출 저감

방안미국, APP 회원국

CFE-06-10 LNG 대중교육에 대한 정보 교류 (완료)

CFE-06-11 아태지역 가스하이드레이트 미국, APP 회원국

CFE-06-12 공해물질 저배출 기술의 가격 및 장애요인 호주, 미국

CFE-06-13 CO2 주입에 의한 석탄층 메탄 회수 호주, 일본, 중국

CFE-07-14 IGCC 연소전 CO2 포집을 위한 흡착공정기술 개발 (자금 미확보)

CFE-07-15공해물질 저배출 IGCC 시스템을 위한 석탄가스화

성능 평가호주, 중국

CFE-07-16 청정화석에너지에 대한 한미간 공동연구 한국, 미국

[표 2] APP CFE 프로젝트 현황

- 5 -

제2장 APP CFE 활동 수행

제1절 이전 APP CFE T/F Meeting

지금까지 총 5회의 T/F회의가 개최되었고 각 T/F회의에서 논의된 내용은 다

음과 같다.

• 1차: 2006년 4월 미국 버클리(정헌 참석)

- 6개국 국가 청정화석에너지 현황 보고

- 석탄분야 8개, 천연가스분야 3개 총 11개 프로젝트 도출

- 각 프로젝트 별 책임국 및 참여국 결정

• 2차: 2006년 7월 일본 동경(불참)

- 총 13개 프로젝트 결정

• 3차: 2007년 7월 중국 북경(김영윤, 김미성 참석)

- 3차 PIC 회의 승인된 Action Plan내 13개 프로젝트 추진현안 검토

- 제 4차 PIC에 상정할 신규 프로젝트 4개 선정

에기연↔NETL(미국) 협력 사업 포함

• 4차: 2008년 4월 호주 멜번(정헌 참석)

- PowerGen Task Force와 공동으로 개최되었고, IGCC-CCS workshop과

CCS 세미나가 함께 열렸음.

- 각국의 보고로부터 모든 나라가 CO2 문제를 심각하게 다루고 있음을 알

수 있었음.

- CFE 분과의 14개 프로젝트 비교적 잘 진행(KIER-NETL 청정에너지

공동연구 포함)-2개의 신규 프로젝트는 자금이 없어 중단중.

- 미국 3개의 신규 프로젝트, 한국이 1개 프로젝트 제안하였음.

- APP 7개국의 청정에너지관련 연합 세미나 개최(한국)

• 5차: 2009년 3-4월 대한민국 서울(개최)

- 순산소연소 및 청정화석에너지 워크숍과 연계하여 개최

- APP 회원 7개국에서 총 47명의 대표단 참석

- 각국의 화석에너지관련 정책동향 발표

- 현재 진행중인 12개의 프로젝트 진행현황 발표

Page 5: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 6 -

제2절 이전 APP PIC Meeting

지금까지 총 7회의 PIC회의가 개최되었고 각 PIC회의에서 논의된 내용은 다

음과 같다.

• 2차: 제주 PIC

- 2006년 10월 11일-13일, 대한민국 제주(정헌 참석)

- 인도 및 중국은 CO2 저장에 대해서는 관심이 높지 않고, 기존의

청정석탄기술의 이전을 원함

- 일본 및 호주는 국가 차원에서 연구개발 등에 지원할 것임(호주 2천만

호주달라를 AP6용도로 기확보)

- 미국은 천연가스 관련 프로젝트에 관심이 있고, 기존에 진행중인

FutureGen 등과 연계가 필요함을 주장

- 한국은 청정화석에너지프로젝트 대부분이 대규모 투자비가 필요한

사업들이므로 기존 진행되는 각국 R&D의 정보교환이 필요하며,

가스하이드레이트 분야의 공동 개발에 관심을 표명

• 3차: 일본 PIC

- 2007년 7월 19일-20일, 일본 동경(정헌 참석)

- 2개의 작업그룹 설립 결의(IGCC와 석유/가스)

- 신규 제안 프로젝트

IGCC에서 연소전 CO2 분리를 위한 흡착기술(호주 및 인도 제안)

IGCC의 성능평가 시스템(호주탄 이용 IGCC 성능 조사를 위한 호주의

CSIRO와 중국의 Thermal Power Research Institute 제안)

청정화석에너지에 대한 공동연구(미국의 NETL과 한국의

한국에너지기술연구원 공동 제안으로 지역내 국가에 확대 예정)

- 향후 많은 자금을 투입하여 기존 13개 프로젝트를 구체화함

• 4차: 미국 PIC

- 2008년 5월 19일-20일, 미국 Seattle(정헌 참석)

- 2008년 4월 호주에서 발전 및 송전 분과와 같이 Task Force Meeting에

150명이 참석하였고, 기존 프로젝트의 현황과 신규 프로젝트를 검토하였음

- 신규 제안 프로젝트

- 7 -

미국-인도간 IGCC-CCS 타당성 조사 프로젝트 제안(컬럼비아대-Andra

Pradesh)

탄소 저감에 대한 젊은 과학자간 인력교류사업(미국, 중국, 인도)

미국 Wyoming주와 중국 Shanxi 지역간의 공동연구 및 CCD 데모

프로젝트

APP 7개국의 청정에너지관련 연합 세미나 개최(한국 제안)

• 6차: 캐나다 PIC

- 2008년 10월 29일-30일, 캐나다 Vancouver(천동현 참석)

- 미국에서 중국과 함께 CCS(Carbon Capture and Storage) 관련 신규 프로

젝트 제안

- 호주에서 Global CCS Institute 설립할 것을 알림

CCS는 기술의 특성상 통합적이고 산업화 수준의 프로젝트가 진행되는

것이 바람직함

Global CCS Institutue는 CCS 관련 통합/대형 프로젝트를 체계적으로

육성/관리하는 역할을 수행

2008년 8월부터 검토를 시작하였고, 2009년 1월에 발기할 예정

인도 측으로부터 FutureGen과의 차별성에 대한 코멘트가 있었고, 호주

측은 CCS의 경우 기술적 유사함으로 인해 통합적 관리가 용이함을 강

조 함

- 일본에서도 2010에 CCS 실증 플랜트 가동시작예정임을 알림

실증시설은 지속적인 개발이 필요함

자금 확보 역시 하나의 이슈임

일본 역시 CCS 관련된 다른 이슈들에 크게 공헌하고자 함을 강조함

- 호주 stackholder 측에서 ACA(Australian Coal Association)의 현황 및

APP PIC에 대한 요구사항 등에 대한 보고가 있었음

현재 확보된 자금은 1억 달러, 향후 10억 달러까지 자금 유치를 목표

3개의 working group 설립(IGCC, Oxy-Fuel, Gas)

2008년 4월에 APP PowerGen T/F와 joint meeting을 개최

향 후 지속적인 재원확보가 필수적임을 PIC에 강조함

• 7차: 호주 PIC

- 2009년 5월 19일-20일, 호주 Gold Coast(천동현 참석)

- 주목할 만한 성과

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- 8 -

순산소연소 워크숍(2009년 3월, 한국)

중간보고서: Harmonisation of APP Gas Markets - Analysis of Gas

Markets and their Growth in APP Partner Economies

International Energy Agency(IEA)가 호주정부 및 호주석탄협회에

IGCC 플랜트 로드맵 연구의 초안작성 의뢰

- 신규 프로젝트 1건

참여국: 미국, 중국

프로젝트명: 안전하고 효율적인 이산화탄소 포집/저장을 위한 가이드라

인: 규정 용량 확립(Guidelines for Safe and Effective Carbon Capture

and Storage: Building Rugulatory Capacity)

제3절 KIER-NETL 공동 워크숍

1. 개요

가. 장소․기간

• 미국 Pittsburgh, Westin Convention Center

• 2009년 09월 21일(월)-23일(수)

나. 배경

• 2007년 09월 KIER 30주년에 NETL과 MOU 체결

• 2008년 08월 19일(월) KIER/NETL Meeting Minutes 후속

• Web Conference 총 5회 개최

다. 방문목적

• 목적: "CFE-07-16: Cooperative R&D on Cleaner Fossil Energy" 활동수행의

일환으로 KIER-NETL 협력분야 공동연구를 통한 실질적 협력 및 참여

기관 확대

• 구성: 기관 대표간 회의: 협력 확대 방안 도출

KIER-NETL Workshop

KIER-미국 대학 협력

NETL Lab Tour(Pittsburgh, Morgantown)

- 9 -

라. 기타

• 첨부 3-1: 워크숍 안내자료

• 첨부 3-2: KIER-NETL 워크숍 보도자료

2. 워크숍 내용

가. KIER-NETL 대표회동

• NETL 원장(Dr. Carl Bauer)과 회의

- 참석자: 양 기관 각 3명

- 내용: 인사

2차 워크숍의 2010년 한국 개최

KIER-NETL Collaboration 확대 방안

NETL 관리에 관한 질문

KIER 운영에 관한 자문

기술적 선택에 관한 토의

나. 제 1차 KIER-NETL 에너지기술 워크숍

• 워크숍 개요

- 날짜: 9월21일(월)-23일(수)

- 장소: 미국 Pittsburgh, Westin Convention Center

- 내용: 1st

KIER-NETL workshop on Energy Technology

7개 분야(CO2 hydrate, Chemical looping, Solid sorbent, CTL,

Gasifier, CO2 membrane, H2 separation)의 발표 및 연구토의

• 한문희 원장 개회사

- MOU를 사인한 이후로 KIER/NETL 협력을 위한 노력에 NETL과 그

직원들에게 감사드림

- KIER/NETL 협력이 오바마 대통령의 화석에너지 청정 사용정책과 보조를

같이 하는 것임

- 2010년에 한국에서 2차 워크숍을 개최할 예정

• Anthony V. Cugini, Office of Research and Development, Director 개회사

- MOU를 사인한 이후로 이 워크숍을 개최하고 KIER/NETL 협력을 위한

노력에 KIER와 그 직원들에게 감사드림

- 그는 과거 DOE/KIER의 협력과 워크숍을 떠올리고, 향후 양 기관이 상호

Page 7: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 10 -

관계와 미래의 워크숍으로 향상 도모

- 이 협력이 다른 국가들과의 협력의 좋은 모델로 역할을 할 것임

• 이창근발표 “R&D 협력에서 성공하기 위한 조건 만들기”

- 성공을 위한 조건: 양쪽이 실익이 있다고 느껴야 함.

① 향상된 연구 성과 ② 상호 지식 획득 ③ 연구비 ④ 작게는 국외

여행

양쪽 이익의 예: 델컴퓨터는 오스틴과 대만에서 설계, 중국과 대만에서

제작, 인도기술자의 서비스

- 8개 연구분야 분석:

① 상호 보충적인 분야들: 매체순환, 고체흡수제. CTL, 가스화, 분리막

② 양쪽이 같이 출발하는 분야: 하이드레이트에 의한 CO2 수송,

하이브리드 공정에 의한 H2 분리

- 향상 방안:

① 상호 실익이 있는 분야 찾기 ② 기관장의 관심과 지원

③ KIER/NETL 이름의 프로젝트로 지원

④ 가능한 자주 만남(on-line & off-line) 필요 ⑤ 융합신기술 ⑥ Fun

• CO2 분리막

- KIER: Carbon Dioxide Separations through Al-Rich LTA and FAU

Zeolite Membranes – Churl-Hee Cho

[두 종류의 Membrane 측정을 위해 사용된 장치 설명]

- NETL: Supported Liquid Membranes for Natural Gas Purification –

Christina Myers

• Coal to Liquid

- KIER: Coal-to-Liquids (CTL) Project Status and Collaboration with NETL

– Heon Jung

- NETL: Progress in Coal-to-Liquids Research at NETL – Charles Taylor

• 하이드레이트에 의한 CO2 수송

- KIER: Status Update – Seong-Pil Kang

- NETL: Experiments on the Rapid Formation of Gas Hydrates –

Thomas Brown

- 11 -

• Hydrogen

- KIER: A Hybrid PSA/Membrane Unit for Hydrogen Production from

SMR Stream – Kuck-Taek Chue

- NETL: Hydrogen Production via SMR Utilizing a Hybrid

PSA/Membrane Separator – Bret Howard

• Advanced Gasifier

- KIER: Status of Coal Gasification R&D in KIER – Jae-Goo Lee

- NETL: Gasification Modeling Research and Development at US Dept. of

Energy-National Energy Technology Laboratory: Overview and Future

Directions – Chris Guenther

• Chemical Looping

- KIER: Research Progress of Chemical Looping Combustion Technology

in KIER – Ho-Jung Ryu

- NETL: Progress of Chemical Looping Combustion Research - Ranjani

Siriwardane

• CO2 Capture Sorbent

- KIER: Economic Analyses of Circulating Fluidized Bed Carbon Dioxide

Capture Process Using Dry Alkali Metal Carbonate Sorbents –

Young-Cheol Park

- NETL: Status of NETL CO2 Sorbent and Reactors – George Richards

다. 실험실 견학

• 모간타운 실험실

- Simulation & Visualization(Bill Rogers)

- Fuel Cells/HYPER(Kirk Gerdes)

- Extreme Drilling Lab(Bill Ayers)

- Cold Flow Facilities(Chris Ludlow)

- Multiphase Flow(Grant Bromhal, Joseph Mei)

- Hydrate(Ray Boswell, Y.G. Seol)

Page 8: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 12 -

• 피츠버그 실험실

- Membrane Separation & Bimass Gasification(Bryan Morreale)

- Computational Science and Chemistry(Dan Sorescu)

- CO2 Capture(Henry Pennline)

- Core Flow Lab & Sequestration(Brian Strazisar)

- Surface Science(Christopher Matranga)

3. 협력기관의 미 대학으로 확대

가. Carnegie Mellon University (CMU)

• 화학공학과 학과장 Dr. Andrew Gellman(겸직: Director, NETL Institute

for Advanced Energy Solutions, [email protected])

- KIER web site 분석. 양 기관의 중복 분야에 대한 협력 가능

- 현재 NETL에서 $13 million/year 위탁

- CMU 화공과 강점분야:

Bioengineering,

Complex fluids(polymer, multiphase),

Environmental(air quality),

Process system engineering(process design),

Solid state materials(catalyst, capture material, sorbent)

- 위탁연구 규모: $100,000-$150,000/year

• 재료공학과 학과장 Dr. Gregory S. Roher

- CMU 재료과 4대 강점분야:

고온재료(iron steel, refractory, HT process: 고온FC)

Micro structure science(Ni alloy, SOFC)

Wide band semi-conductor(thermo voltaic, switching electronics)

Magnetic materials(IT, high temp generator)

- 국제협력 형태

논문의 21%가 국제공동

대학간: 학생교류

산업체간: 파견교육(1인 비용: $36,000 + tuition)

신입직원: 미리 장학금 지급 후 졸업 후 스카웃

위탁연구: $80,000-$100,000/year

- 13 -

나. Pennsylvania State University

• 연료과학과 Dr. Chunshan Song, Director, Energy Institute

- NETL과는 30년 연구 교류,

- Penn State 한국 동문 소개

- 어떤 형태라도 한국과의 연구 협력 환영

다. University of Pittsburgh

• 화공과 Dr. J. Karl Johnson(Interim Department Chair)

- Pittsburgh Coal Conference 개최

- NETL과 지속적인 협력 관계 유지

- 한국과의 연구 협력 환영

4. 후속조치

• 제 2차 KIER-NETL 청정에너지기술 워크숍 2010년 상반기 개최 합의

• KIER-NETL의 협력을 미국 대학으로 확대: Carnegie-Mellon대학, Penn.

State 대학, Univ. of Pittsburgh 대학으로 확대 모색

• 지경부 국제협력 사업으로 확대 방안 모색

Page 9: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 14 -

<첨부 3-1> 워크숍 안내자료

- 15 -

<첨부 3-2> KIER-NETL 워크숍 보도자료

Page 10: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 16 -

제4절 정책자료 제공: PIC회의 및 각료회의

1. 개요

• 제 8회 APP PIC회의 및 제 3회 APP 각료회의

• 장소․기간

- 중국 상하이, Oriental Riverside Hotel

- 2009년 10월 26일(월)-27일(화)

• 기타

- 첨부 4-1: Draft Agenda

2. 정책자료 제공내용

가. T/F 현황

• 청정화석에너지(CFE) 분과는 석탄 및 천연가스 관련 기술의 공동개발, 보급

및 확산으로 기후변화 대응이 목적

• 현재 순산소연소, CCS, 천연가스 누출 억제 등 12개 프로젝트 진행 중(표 2

참조)

- 한국은 KIER-NETL간 공동기술개발 프로젝트(CFE-07-16)만 주도적으로

참여 중

나. 한국의 추진현황

• 제 5차 Task Force Meeting 개최(2009.03.31-04.01, 서울)

- 순산소연소 및 청정화석에너지 전문가 Workshop 병행개최(내국인 33명,

외국인 37명 참석)

- 각국의 CFE 현황보고 및 진행 프로젝트 현황 분석

- 미국-중국간 CCS 가이드라인 설정 및 신규 프로젝트 제안

• 청정화석에너지 전문가 협의체(Clean Fossil Energy Expert Forum)를 운영

중(2007.03-)

- 동 협의체 주관으로 제 5차 Task Force Meeting을 성공적으로

개최하였으며, 앞으로도 이를 중심으로 APP CFE 국제협력 추진

• CFE-07-16 청정화석에너지에 대한 한미간 공동연구

- 2007년 11월 이후 KIER-NETL Web-Conference를 통한 한-미간

- 17 -

공동연구를 지속적으로 진행 중(총 5회 수행)

- KIER-NETL Offline Joint-Conference를 성공적으로 개최(2009.09.21-09.22,

미국 Pittsburgh)

KIER 및 NETL에서 중점적으로 진행하고 있는 연구분야 중, 석탄액화,

가스하이드레이트, 석탄가스화기 개발 등의 화석연료의 청정활용기술

및 CCS에 관련된 총 15편의 논문발표가 이루어 짐

KIER의 연구 실무자들이 직접 NETL을 방문하여 각 기관의 연구진행

현황을 구체적으로 협의하고 협동실험 계획 및 연구논문 공동작성 등

실제적이고 긴밀한 협동연구 체제를 구축함

다. 향후 계획

• CFE-06-03 초청정석탄, CFE-06-13 CO2 주입에 의한 석탄층메탄 회수 등

추가 프로젝트 참여 준비

• 국제협력 예산 확보와 연계

라. 평가(추진성과 및 문제점과 한계)

• KIER-NETL Offline Joint-Conference(2009.09.21-09.22, 미국 Pittsburgh)를

통해 청정화석에너지 분야 한-미간 긴밀한 협동연구체제를 구축하였음

• 자금 부족으로 프로젝트 참여 기회 제한

마. 발언요지 APP 전반 및 T/F 운영 관련 발언 사항

• APP의 유용성

- CFE 분야 연구 및 실증은 대규모 자금이 소요되므로, APP CFE에서

진행되는 프로젝트에 최대한 참여하여 수행하면 비용 및 인력 면에서

효율적인 결과를 얻을 수 있음

• 향후 발전 방향

- CFE 분야 연구는 공공적인 연구이므로 적기에 자금확보가 이루어 질 수

있도록 정부지원이 필요함

- 기 종료된 과제에 대한 관리 및 후속조치가 보다 효율적으로 이루어 질

경우, 신규 프로젝트 도출 및 현재 진행 중인 프로젝트의 activity 증진에

도움이 될 것으로 생각됨

- APP 회원국 및 참여기관 간의 실제적인 기술교류가 이루어 질 수 있도록

지속적인 장려가 필요

Page 11: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 18 -

{예) 순산소연소 및 청정화석에너지 전문가 Workshop(2009.03.31, 대한민국

서울, 제 5차 Task Force Meeting과 병행개최), KIER-NETL Offline

Joint-Conference(2009.09.21-09.22, 미국 Pittsburgh)}

바. 참여프로젝트 상세현황

• 개요

- 가스 하이드레이트를 이용한 CO2 포집 및 수송기술과 매체순환연소기술

2대 공동연구 분야는 NETL과 공동연구

- 고체흡수제, CTL, Membrane, 가스화, 수소분리, 고온소재분야는 6대

교류분야로 추진

• 예산현황 (240,000천원)

- Web-conference 개최 및 과제총괄 관리(30,000천원), 세부기술

공동개발(150,000천원), 세부기술 국제교류 및 기획(60,000천원)

• 추진 성과

- 발표 위주의 연구협력에서 한걸음 나아가 실질적 국제공동연구 수행을

통해 NETL과 대등 또는 그 이상의 기술 확보

- KIER-NETL Offline Joint-Conference를 성공적으로 개최(2009.09.21-09.22,

미국 Pittsburgh)

KIER 및 NETL에서 중점적으로 진행하고 있는 분야 중,

석탄액화(CTL), 가스하이드레이트, 석탄가스화기 개발 등의 화석연료의

청정활용기술 및 CCS에 관련된 총 15편의 논문발표가 이루어 짐

KIER의 연구 실무자들이 직접 NETL을 방문하여 각 기관이 연구진행

현황을 구체적으로 협의하고 협동실험 계획 및 연구논문 공동작성 등

실제적이고 긴밀한 협동연구 체제를 구축함

사. 제 5차 CFE T/F 결과

• 순산소연소 및 청정화석에너지 전문가 workshop 병행개최(내국인 33명,

외국인 37명 참석)

• 각국의 CFE 현황보고 및 진행 프로젝트 현황 분석

- 중국정부: CCS 연구 관심

(1500 ton CO2/년 기업 프로젝트 협력 원함)

- 일본정부: cool earth 프로젝트

- 19 -

(2050년까지 CO2 50% 감소를 목표로 함)

- 미국정부: 오바마 대통령이 low carbon 공식적 지지

(20 MW CCS 프로젝트 Alstom 주도로 진행중)

• 미국-중국간 CCS 가이드라인 설정 및 신규 프로젝트 제안

- 우리나라도 CCS 규정설정이 필요할 것으로 판단됨

Page 12: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 20 -

<첨부 4-1> Draft Agenda

- 21 -

Page 13: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 22 -

제5절 석탄 청정활용기술 관련 국제공동연구 협의

(World CTL 2010 Conference 참가)

1. 개요

• 장소․기간

- 중국 북경(The Great Wall Sheraton)

- 중국 내몽골(Shenhua 석탄직접액화 플랜트, Yitai 석탄간접액화 플랜트)

- 2010년 04월 13일(화)-16일(금)

• World CTL Conference

- CFE 관련 연구분야 중에서 석탄의 청정활용기술에 중점을 둔 세계적인 수

준의 학회

- 한국, 미국, 호주, 중국 등 APP 회원국의 CFE 분야 전문가들을 중심으로

남아프리카 공화국, 프랑스, 영국, 독일, 이탈리아, 터키, 인도네시아, 몽고,

러시아, 뉴질랜드 등 전 세계의 CFE 분야 전문가들이 참석함

- CTL, SNG(Substitute Natural Gas), CTC(Coal-To-Chemical)등의 분야에

관련된 에너지 안보, 기술, 환경 및 경제성 등에 대한 전문적인 발표와 논

의가 이루어짐

- 1회는 2008년에 프랑스 파리에서 개최되었고, 2회는 2009년에 미국 워싱턴

D.C.에서 개최되었으며, 금번(2010년, 중국 북경)이 3회째 임

• 참가목적

- CFE 분야에서 최근 가장 큰 이슈로 떠오르고 있는 석탄의 청정활용기술에

관련된 국제적인 연구동향을 파악하여, APP CFE 국제공동연구 후보사업

도출을 위한 기본자료로 활용

- APP 회원국뿐만 아니라, 유럽, 남아공 등 APP 비회원국의 CFE 분야 전문

가들과 교류를 통하여, APP CFE 국제공동연구를 세계적으로 확대하기 위

한 기반 조성

2. 석탄 청정활용기술 관련 국제공동연구 협의

가. 중국 ICC-CAS(Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of

Science) 및 Synfuel China사와 석탄액화 공동연구 협의

- 23 -

• 면담자: Yong-Wang Li 교수

• 면담 내용

- Synfuels China사의 액화 기술이 한국내에 사용 가능성이 있음을 논의하였

음. 현재 간접액화기술을 도입할 수 있는 현실적인 회사가 Synfuels China

사임. 그러나 이 회사 기술의 장시간 운전 결과를 지켜보아야 함.

- 한국에너지기술연구원에서 개발중인 액화기술과 중국 ICC-CAS에서 연구

중인 액화기술과 상호보완적인 분야가 있음. 예를 들면 ICC-CAS는 가스화

기가 없는 액화반응기이나, KIER은 가스화-정제-액화의 종합공장이므로 중

국이 한국 시설을 이용할 수 있으며, 한국은 중국의 scale-up 기술에 대한

접근이 가능할 것임.

- 편지와 방문에 의해 KIER 기술 현황에 대한 설명을 하고, 공동연구 협약

을 맺는 것에 대한 기본적인 합의가 완료되었음.

나. 중국 NICE(National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy)와 공동

연구 협의

• 면담자: Ke Liu(Vice President and CTO)

Yong Wang(Chief Scientist 겸 미국 PNNL 연구원)

• 면담 내용

- NICE는 중국 석탄회사인 Shenhua사가 출자하여 만든 연구소로 청정/저탄

소 기술의 개발을 목적으로 하고 있음.

- 과거 미국 정유사 CEO를 대표로 미국내 중국계 선진 연구원을 유치하여

신기술 확보를 시도하고 있으며, 자체 개발외에도 국제협력에 의한 기술 확

보도 추구하고 있음.

- 현재는 미국(PNNL 연구소 및 대학)과 우선적으로 협력을 추진하고 있으

나, 한국과의 협력에 의해 다자간 협력도 원하고 있음.

- 2010년 6월 21일 Yong Wang 박사 방한시 구체적인 협력방안 확정에 대한

합의가 되었음.

다. 컬럼비아와 석탄연구소 설립에 대한 협의

• 면담자: Fanor Mondragon(교수, Universidad de Antioquia)

• 면담 내용

- 컬럼비아는 석탄 매장량이 많으나 그동안 풍부한 석유 때문에 이용 기술

Page 14: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 24 -

확보에 관심이 적었음.

- 석유 고갈이 예측됨에 따라 석탄이용에 관한 국립연구소 설립 필요성이

발생되어 한국의 모델을 따르는 것에 대한 논의가 있음.

- 한국 국가연구기관이 경험, 기술 등을 전수하고, 한국기업이 컬럼비아 석

탄에 대한 접근성을 용이하게 하는 윈-윈 전략이 논의되었음.

- 이상의 기본안을 바탕으로 다음 장에 기술한 바와 같은 협력 초안이 제공

되었음.

- 25 -

Coal Research collaboration between Columbia and Republic of Korea

2010‐04‐17 draft prepared by Heon Jung, Korea Institute of Energy Research

BackgroundColumbia, being abundant in coal reserves, is seeking to establish a research

capacity on coal utilization. Republic of Korea is a leading nation amongdeveloping countries in terms of economic development and relevant researchactivities. Columbia can be benefited from the experience of Korean researchinstitutions in the area of coal utilization. Through collaboration between twocountries, Columbia can build a coal research unit fast and efficiently andRepublic of Korea can improve accessibility the Columbian resources.

Area of collaborationEstablish a coal research institute in Columbia with emphasis on followingareas

- gasification of coal

- coal liquefaction

- coal combustion

Expand utilization opportunities of Columbian coal in Korea

Methods of Collaboration

- Transfer of Korean coal research expertise

- Help on material research knowhow (high temperature materials, valves,

etc.)

- People exchange

- Test Columbian coal in Korea for future utilization

Possible Vehicles

- Research program of International Cooperation Research of Ministry of

Knowledge and Economy (MKE), Korea

- Fund from Colciencias, Columbia

Steps and Milestones

- Pre‐agreement made by Prof. Fanor Mondragon, University of Antioquia

and Dr. Heon Jung of KIER on details of collaboration (by May 31, 2010)

- Report to both Governments (by June 30, 2010)

- Columbian Minister contacts Korean Minister of MKE requesting

collaboration (by July 9, 2010)

- Fix visit scheduling of Columbian delegates to MKE and Korea Institute

of Energy Research (KIER) (August 31, 2010)

- Columbian delegate’s visit Korea and sign Memorandum of Understanding

(4th quarter of 2010)

- Collaboration starts (November 1, 2010)

Page 15: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 26 -

3. CFE 관련 국제적 연구동향 파악(World CTL 2010 Conference)

가. Technical Workshop

• E-GasTM Gasification Technology

(Phil Amick, ConocoPhillips, USA)

- E-Gas Technology: ConocoPhillips 고유의 석탄가스화 공정

- 주요 적용분야: IGCC(Integrated Gasficiation Combined Cycle),

SNG(Substitute Natural Gas)

- 주력 탄종: petcoke, bituminous coal, sub-bituminous coal

- E-Gas Technology Gasifier: 2단계 가스화를 통해 탄소전환율 및 열회수

효율을 높인 것이 특징(그림 2 참조)

- Kentucky NewGas (SNG) project 추진중: Peabody 석탄회사와 공동으로

추진, 주정부 승인 완료, CO2 관련 법률이 제정될 때까지 기다리고 있음.

- 갈탄용 가스화기 개발중이며 40% 투자비 절감 예상

- Petcoke 이용 IGCC+CCS project (Sweeny E-Gas project)는 정부 14억달러

CCS 보조금 경쟁중임

[그림 2] ConocoPhillips의 E-GasTM Technology Gasifier의 모식도

• Shell Gasification & Clean Coal Energy

(Jiang Tao, Shell, China)

- SCGP: Shell Coal Gasification Process, 중국에서 12개 가동, 7개 건설중

- SCGP for CTL: Shenhua 석탄직접액화 플랜트에 H2 공급용(2기)

- 27 -

- Shell 가스화기 초기투자비(CAPEX)가 높은 단점을 중국 3개 회사를

지정하여 95%의 부품을 제작함으로써 15-20% 가격 저감

- 중국 대학과 연구로 가스화기 개선 연구 시도중

- 갈탄 가스화기 금년말부터 시작할 것임

• Cost Effective Syngas Purification

(William Rouleau, Merichem, USA)

- LO-CAT: Liquid Oxidation Catalyst의 약자로 Merichem 고유의 탈황공정

- LO-CAT의 원리: 아래 공정도 참조(그림 3)

[그림 3] Merichem LO-CAT 공정도

- LO-CAT의 특징: 수용액 기반의 상온공정, H2S를 elemental sulfur로 전환,

탈황효율 99.9+%, LO-CAT 촉매의 우수한 내구성(현재까지 발견된

피독현상 없음)

- LO-CAT의 장점: methanol process의 경우 제거한 sulfur, CO2 등에 대한

사후처리가 필요하지만, LO-CAT의 경우 sulfur가 고체형태로 회수되므로

직접 처리가 가능

- 설치비: Rectisol + Claus 공정과 비슷함

- 운전비: $200/ton S removed

- 특수한 경우에 한하여 사용 가능함

• An Introduction to Clean Coal Underground Coal Gasification

Page 16: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

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(Rob Abbanat, Clean Coal, China)

- UCG: Underground Coal Gasification, 석탄매장지 지하에서 in-situ로

가스화 시켜 고품질의 합성가스를 얻는 방법, 개념 자체는 100년전에 확립

- UCG의 장점: 지하에서 작업인력이 불필요(안정성), 분진은 지하에 잔류,

CO2 포집에 유리, 기존의 석탄 채굴보다 더 작은 surface footprint

생성(환경), deep/un-mineable coal의 활용가능(경제성)

- CRIP: Controlled Retraction Injection Point의 약자로, Clean Coal

유한회사 고유의 UCG 공정, injection point를 줄여서 기존의 UCG

기술보다 surface footprint를 줄일 수 있다는 것이 장점, 아래 개념도

참조(그림 4), 과거에는 입출구 간격이 30 m이었으나 현재는 500-1000 m임.

- 가스 조성: H2 17, CO 10.8. CH4 9, CO2 22.5, H2O 40, H2S 0.6%, 43 bar,

8 MJ/m3.

[그림 4] Clean Coal의 UCG: CRIP 개념도

- 주요 프로젝트: EI Tremedal project(스페인)

• Linc Energy사의 The Progress of UCG to GTL and its Potential

- Linc가 지분의 91.6%를 보유한 Yerostigaz는 세계 유일의 UCG 시설로

하루 100만 m3의 합성가스를 생산하여 Angren 발전소에 공급(40년간 공급)

- 호주 Chinchilla에 UCG와 GTL을 접목한 액화사업을 추진중임

- 안전성(가스 누출 등)의 이유로 정부와 협의에 의해 수행하고 있으며, GTL

공정은 자체의 Co 촉매 이용 FBR 반응시스템이 개발중이나 외부 업체

환영임

• EERC CBTL Process Development

- 29 -

(Bruce Folkedahi, EERC, USA)

- EERC: Energy & Environment Research Center사(미국)

- CBTL: Coal/Biomass to Liquid, 아래 block diagram 참조(그림 5)

[그림 5] EERC CBTL 공정 흐름도

- EERC gasifier: entrained-flow gasifier

- EERC syngas cleaning: hot-syngas desulfurization process, 2단계 탈황 후

syngas내 황 함량 10 ppb

- EERC FT synthesis: 고정층반응기 사용, bench-scale 반응기(0.5 in I.D. ×

8 in H), large-scale 반응기(1 in I.D. × 10 in H, 촉매 2 kg loading, oil

순환으로 온도조절), 고정층반응기에 적합한 EERC 고유의 FT 촉매(철)

개발 - 1주일 운전

- EERC syncrude upgrading: 연속식시스템(1 cc/min - 3 l/h, 1000 psig),

회분식시스템(250 cc - 2 gal, 5000 psig), upgrade 전/후의 chromatogram

비교(그림 6 참조)

- CBTL test: coal:biomass = 70:30

- 철촉매 사용시 알콜과 물 분리 꼭 필요함

Page 17: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 30 -

[그림 6] 분해 전 및 분해후 증류후 생성유 비교

• Advanced Once-Through FT Process

(Ray Swanepoel, CCT, South Africa)

- CCT: Clean Coal Technology 유한회사

- Once-through FT process의 특징: 기존의 대규모 FT process는 비용이

크게 소요, FT process는 1350 bpd 규모에서 경제성 확보 용이, 경제성

확보를 위해 플랜트의 단순화 및 소규모화가 필요

- Once-through FT process의 장점: 낮은 제작비용(단위 bpd당

$54,000-$69,000, 발전비용 제외), 낮은 운전비용(단위 배럴 당 약 $29), 낮은

carbon footprint(carbon efficiency 약 3-6% 증대)

- Modular FT system: FT system을 모듈화 할 경우 소규모 플랜트에 적용

및 자금조달이 용이

- GNI/CCT pilot plant: 중국 산서성의 Baoji ammonia plant에 위치,

ammonia plant를 syngas, H2-rich 가스, 스팀, 냉각수 공급용으로 사용, FT

반응기 모듈 5기(규모: 5 bpd, 14m × 5cm), 정제설비, gas compression, air

compressor, 고순도 질소생산설비, 현장 연구실 설치

- CCT사의 CTL 저가/고효율 방향은

(1) 공기분리기 제외로 air-blown gasifier 사용

(2) 합성가스 전제공정 단순화(shift 제외인 것 같음)

(3) 반응시스템을 소형 모듈화로 요구하는 크기에 맞춤(반응기는

FBR이나 series reactor이며 중간중간에 액상성분 knock-out

방식을 사용하고[80% 이상 전환율], 1,350-10,000 bpd 크기가

- 31 -

가능함)

(4) 미반응가스는 발전에 사용하여 효율 증대

• CTL Development: From Fundamental to Industrial Practices

(Yong-Wang Li, Synfuel China, China)

- Synfuel China사 연혁:

(1) 중국 ICC-CAS(Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of

Science)에서 CTL 연구개발 개시(1980-1997년)

(2) 슬러리 FT pilot plant 테스트(1997-2005년, ICC-CAS)

(3) CAS 연구팀과 장비 Synfuel China로 이전(2006년)

(4) 3기의 4000 bpd 규모 설비 commissioning(2009년)

(5) 80,000 bpd 규모 실증프로젝트 시작(2010년)

- Synfuel China 구성:

(1) Synfuel China Research(Taiyuan, Beijing, Inner Mongolia):

인력(교수 12, 조교수 15, 연구원 55, 박사과정 25, 석사과정 10),

기초연구 및 개발 담당

(2) Synfuel China Engineering LtD(Beijing): 인력(현장 엔지니어 25,

프로젝트 관리팀 50, 설계 팀 130), 설계 및 CTL 프로젝트 관리 담당

(3) Synfuel China Catalyst LtD(Anhui): 인력(직원 80), 촉매생산 2,000

t/y, metal salt 생산 5,000 t

(4) Synfuel China organization(Taiyuan)

- HTSFTP: High-Temperature Slurry Fischer-Tropsch Process, Synfuel

China의 FT 핵심기술

- HTSFTP 특징: 반응기 type - SBCR, 운전온도 - 275 °C, 매우 높은 활성

→ 낮은 슬러리 농도 → 촉매/왁스 분리용이(왁스 내 촉매함량 수 ppm

수준) → 액상 품질 우수, 탄화수소 선택도 - C5+>92%, 촉매성능 - 1.0-1.4

g/g(cat)-h, 촉매성능 관련 아래 표 참조(표 3)

- HTSFTP가 1.0-1.4 g/g(cat)-h의 높은 지표가 가능한 이유는

(1) 온도가 높음(270 °C) - 양질의 스팀 회수 용도 포함

(2) 촉매 슬러리 농도가 낮음(Sasol의 2500bpd[5m x 22m] 반응기에

비해 60% 더 큰 반응기 Yitai 4000bpd[5.3m × 50m]사용으로 보아

슬러리 농도가 20%에서 운전된 것으로 추정됨)

(3) 촉매의 성능이 우수함(높은 온도에서도 CH4가 3% 이하로 유지)

Page 18: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 32 -

<표 3> Synfuel China FT 촉매의 성능평가결과 요약

- HTSFTP 실증: Yitai, Luan, Shenhua의 3개사에서 실증 시작(2005년, Yitai

- water-slurry gasification, Luan - fixed-bed gasification, Shenhua - Shell

gasification), FT 반응기의 크기는 Yitai의 경우 5.3 m I.D.이고 Luan과

Shenhua의 경우 5.8 m I.D., 공정개념도는 아래 그림 참조(그림 7),

HTSFTP 실증에서 공정의 안정성은 가스화기에 크게 의존하므로 2개

이상의 가스화기와 연계하여 switch하면서 운전을 해야 안정한 결과를

얻을 수 있음(그림 8 참조), 금년(2010년) 5월에 full operation 예정

- 기타: FT 반응기 내 WGS rate는 Fe계 촉매 및 H2/CO ratio를 통해서만

조절, Fe계 촉매개발 방향은 가능한 CO2 선택도가 낮은 쪽(WGS 활성이

낮은 쪽)으로 설정, FT 반응기에서 촉매의 on-site 제거/보충을 위한 자동화

시스템도 구축완료

- 33 -

[그림 7] Synfuel China HTSFTP의 공정 흐름도

[그림 8] Synfuel China HTSFTP의 실증테스트 결과

• Methanol to Gasoline (MTG) Process

(Mitch Hindman, EMRE)

- 2세대 MTG기술을 중국 Jincheng Anthracite Mining Group (JAMG)에

적용-2,500 bpd

- 추후 20000 bpd로 확장 계획이 있음.

- 효율이 FT 기술보다 5% 높다는 보고가 있음(미국 연구 결과: 표 4 참조).

Page 19: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 34 -

<표 4> 2009 STUDY:LIQUID TRANSPORTATION FUELS FROM

COAL / BIOMASS (Joint Study by the U.S. National Academy of

Sciences and National Academy of Engineering as part of the

America Energy Future Project)

• Direct Coal Liquefaction : Alliance DCL

(Axens and Headwaters)

- 2010년 1월 고압 반응기 기술을 보유한 프랑스 엔지니어링회사 Axens와

Headwater사가 직접액화기술의 보급 확산을 위해 Alliance DCL을

설립하였음.

- 30,000 bpd 기준 직접액화 생산성 및 경제성 아래 2개 표(표 5, 6) 참조

(1: 천연가스로 수소생산, 2: 석탄가스화로 수소생산, 3: 석탄가스화기로

수소생산하고 IGCC 발전으로 자체전력 생산의 3개 경우 비교)

<표 5> 석탄 1톤당 액화유 생산량 비교

- 35 -

<표 6> 투자비 및 액화유 생산 원가 비교

나. Strategies & Operations

• Status and Future of Shenhua's Coal Conversion

(Yuzhuo Zhang, Shenhua Group Corporation LtD., China)

- 기술개발현황 아래 참조(표 7)

기술 규모 위치(완료시점) 비고

DCL

(석탄직접액화)1.08 mt/y

내몽골 Erdos

(2008년)

2차 세계대전 이후 건설된

세계최초 대형 석탄직접액화

플랜트

ICL

(석탄간접액화)

0.18 mt/y내몽골 Erdos

(2009년)ICC-CAS 기술이용

3.8 mt/y

(=93,000

bpd)

Ningxia

(타당성조사

완료-승인대기)

Shenhua Ningxia Coal

Industry Group과 SA

Sasol의 공동건설

Methanol 4.72 mt/yBatou

(2010년)CTM(Coal to Methanol)

DME 0.21 mt/yBatou

(2009년)

IDME(Methanol 합성 후

DME 전환)

Olefin 1.10 mt/yBatou

(2010년)MTO(Methanol to Olefin)

SNG2.0 billion

m3/y

내몽골 Erdos

(2013년 예정)

<표 7> Shenhua 석탄전환기술 요약

Page 20: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 36 -

- 기타: CTL은 물소비가 많다는 문제로 환경적 비난이 많다고 하지만,

중국의 경우 일반 plant의 평균 물소비에 비해 CTL plant의 물소비가 많은

편이 아님을 강조(일반 plant의 평균 물소비를 100이라고 하면 CTL plant의

물소비는 12 수준), plant 부지선정은 석탄 운반비용을 최소화 할 수 있는

방향으로 결정, 아직 중국에 IGCC plant는 없음.

- 직접액화: 2008년 말 300시간, 2009년 3회 총 2,736 시간 시운전,

석탄전환율(90.9%), 기름 수율(56-57%) 달성

- 직접액화용 수소제조 가스화기에서 발생되는 90% 순도의 CO2를 정제하여

95-96%로 순도를 높혀서 지하 대수층에 연간 10만톤 저장 프로젝트 착수

- 간접액화 실증 공장:

규모: 4,500배럴/일

위치: 내몽고 직접액화공장 내

Synfuel China사 기술

Shell사 건식 석탄가스화기 사용

2009년 1주일간 운전후 대기중

간접액화 제품 성분(표 8 참조)

<표 8> 간접액화 제품 성분

- 37 -

- Sasol과 JV로 추진하는 간접액화사업: 2단계 93,000bpd 타당성 조사

2009년말 완료후 NDRC에 제출. 2010년 5-6월에 승인 여부 결정될 것임.

- Shenhua사 Polygeneration FS 결과 있음: 전기값이 낮아짐

Pure IGCC 60 cents

Methanol 51 cents

FT 50 cents

• The Coal Industry Perspective

(Don Elder, World Coal Institute, New Zealand)

- World Coal Institute 측에서는 화석연료의 가용기간을 석유-25년,

천연가스-60년, 석탄-100년 이상으로 예측

- New Zealand 150억톤의 Lignite 보유, Solid Energy사 30억톤 소유

- CTL 계획: 우선 Coal to fertilizer를 시도한 후, 간접액화공정 도입,

주력탄종 Lignite

- 기타: “석탄매장량/인구”로 계산할 경우 세계적으로 뉴질랜드가 가장 높은

값을 나타냄

• The Oil Industry Perspective

- 향후 50년 동안 발생될 현상

에너지 사용 증가

인구 증가

70% 에너지는 화석연료

easy oil은 없어질 것임

석탄 사용 증가

CO2 배출 증가

- 나이지리아 EGTL은 유가가 $50/bbl 이상에서 경제성 있음

- Pearl GTL project 유가가 $65/bbl이면 IRR 23%임

- Compact GTL 2012년에 상용화되어 PetroBRAS가 고객 가능

- 유전개발에 대한 투자가 부족하여 유가 상승 가능성이 있음

• Challenges and Status of CTL Development in the US and China

(Qingyun Sun, West Virginia University, USA)

- CTL 연구개발 현황(전 세계): 중국과 미국에서 연구개발이 가장

활발(Shell, ExxonMobil, BP, GE, Dow, AEP, Shenhua, Peabody, Consol

Page 21: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 38 -

등; 그림 9 참조)

[그림 9] CTL 연구개발의 세계적 동향

- 중국 내 CTL 프로젝트: (1) Shenhua DCL(24,000 bpd), (2) Yitai ICL(4,000

bpd), (3) Luan ICL(4,000 bpd), (4) Yankuan ICL(22,000 bpd), (5)

Sasol-Shenhua/Ningmei ICL(70,000 bpd), 아래 그림 참조(그림 10)

[그림 10] 중국 내 CTL 프로젝트 현황

- 미국 West Virginia주의 CTL 프로젝트: (1) Consol CTL plant, 규모-7,200

bpd, 투자-$8억, 기술-ExxonMobil MTG, (2) TGDS CTL plant, 규모-20,000

bpd, 투자-$30억, 기술-TransGas

- 미국의 CTL 기름 생산 가격은 중국보다 배럴당 15$ 높음

• Yitai Coal Liquefaction

- 규모 16만톤 oil/년(약 3500 배럴/일)

- 39 -

- 2006년 5월 시작, 2008년 12월 완공

- 투자비: 21.76억 RMB

- 2009년 1차로 450시간 운전, 2차로 5088시간 운전 4500톤 생산

- 계획: 360만톤/년으로 1차 확장(2010-2014)

180만톤/년 추가 증설(2014-2017)

- NDRC 승인이 필요함

• Coal-to-Hydrocarbons: Which Routes to Select?

(Matthieu Lelievre, Total, France)

- 석탄의 전환기술 5가지(SNG, FT, IDME, DDME, MeOH)에 대한 효율성

및 경제성의 비교/분석 - 1백만 유로 투입

- 가정: 탄종-Bituminous, 가스화기-wet slurry type(Texaco type)

- 결론: FT의 경우 공정효율, CO2 포집률, 소요비용 측면에서 다른

전환기술에 비하여 경쟁력이 떨어지지만, premium market을 형성할 수

있다는 점에서는 강점을 보임.

- Performance 비교/분석: FT를 통한 석탄전환기술이 가장 낮은 효율을

나타냄(표 9 참조)

<표 9> SNG, FT, IDME, DDME, MeOH 기술별 performance

요약

Page 22: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 40 -

- CO2 발생 및 포집율 비교/분석: FT의 경우 CO2 발생량은 가장 많고 CO2

포집율은 가장 낮음(그림 11 참조)

[그림 11] 기술별 CO2 발생량 및 포집율 비교/분석

- Plant 효율: FT의 경우 에너지효율은 최하위권, 탄소전환효율은

평균수준(그림 12 참조)

[그림 12] 기술별 에너지효율 및 탄소전환효율 비교/분석

- 41 -

- 물소비(Water Consumption): FT의 경우 process water는 매우 낮은

수준(그림 13 참조)

[그림 13] 기술별 물소모량 비교/분석

- EPC Cost: FT의 EPC cost는 타 기술에 비해 낮은 편, FT의 EPC cost에서

석탄 전처리 및 가스화에 가장 많은 비용이 소요(그림 14 참조)

[그림 14] 기술별 EPC cost 및 세부항목 비교/분석

Page 23: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 42 -

- Technical Cost: FT가 전체적으로 가장 많은 technical cost를필요로

함(그림 15 참조)

[그림 15] 기술별 technical cost 비교/분석

• Shanxi Indirect Liquefaction Operation

(Lui Bin, Shanxi Lu'An Coal-Based Synthetic Oil, China)

- 규모: 210,000 t/y = 10,000 t/y(FBR, Co계 촉매) + 200,000 t/y(SBCR,

Fe계 촉매)

- 연구경과 및 계획: (1) Co계 촉매 4,000시간 운전(2008.12.22), (2) Fe계

촉매 8개월 운전(2009.07.10), (3) diesel, naphtha(2009.08.19), (4)

장기운전-demo plant(2010년 예정), (5) 50만 t/y 규모 plant 건설(2013년

예정), (6) 300만 t/y 건설(2015년 예정)

• SINOPEC Engineering Incorporation (SEI)

(Liu Jiaming, CEO)

- Shenhua 직접액화 공장 EPC 업체 경험이 있음

- 국내 액화 Pilot 사업 EPC 후보로 가능함

- 43 -

• Sasol and FT

(John Amstrong, Sasol China, South Africa)

- Sasol의 최근 scale-up 동향: SBCR, Co계 촉매(그림 16)

[그림 16] Sasol scale-up process

- 슬러리 반응기는 FBR에 비해 투자비가 낮고, scale-up에 유리하나 직경이

10m 이상인 경우에는 많은 정보가 필요함

- LTFT에서 생산된 디젤은 밀도가 낮으나, 세탄가 높으므로 정유공장 일반

디젤의 blending agent로 사용을 권고함

- 기타: 최근 CO2 issue를 매우 중요시 생각(CO2 감축, CO2 포집/저장)

• Demonstrative Operation of DCL Technology in China

(Zhang Jiming, China Shenhua CTL Chemical Co., Ltd.)

- Shenhua사 2008년말 연 백만톤 직접액화 공장 준공

- 2008년 말 300시간, 2009년 3회 총 2,736 시간 시운전

- 석탄전환율(90.9%), 기름 수율(56-57%) 달성

- 직접액화 단기 목표:

4000시간 이상 운전

Load는 80% 이상 유지

경제성 자료 확보

제품 고부가가치화

가스화기에서 발생된 CO2 10만톤/년 지중저장 시범사업

폐수에서 유분 분리 해결

Page 24: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 44 -

다. Environment & Industries

• CO2 Sequestration

(S. Julio Friedmann, LLNL, USA)

- OECD 국가에서는 아래가 적용됨

No sequestration resource = No project

즉 CO2 저장 능력이 없으면 석탄이용 프로젝트는 성사되지 않음을

역설함

- Site characterization이 돈도 많이 들고 예상외 결과가 많이 나오므로 꼭

미리 하기를 권고

- MIT report "The Future of Coal" 참조

• Re-Enginnering CTL: Cutting CO2 Emissions Instead of Cleaning Up

(Diane Hildebrandt, COMPS, South Africa)

- COMPS: Centre of Material and Process Synthesis의 약자, 남아공

요하네스버그 소재 Witwatersrand 대학 소속

- COMPS FT pilot plant: 호주 Chinchilla 지방 Linc 실증 plant, 중국 Baoji

FT pilot plant

- CTL에서 CO2 발생을 줄이기 위한 4가지의 대안 제시:

(1) FT plant의 모듈화: 저비용 → 투자 위험부담 감소 및 위험요소

관리 용이 → 자금조달 용이, 신기술 적용의 유연성, 개발된 기술을

통한 시장진입 용이

(2) Coal-bed methane을 이용한 복합석탄가스화: 기존의 석탄가스화

방식을 이용한 FT의 경우 1톤의 연료 당 최소 3.5톤의 CO2 발생(3/2C

+ H2O → -CH2- + 1/2 CO2), coal-bed methane을 수소의 원료로

- 45 -

사용하여 석탄과 함께 co-feeding할 경우 이론적으로 zero CO2

emission 달성 가능(C + CH4 → -CH2-),

(3) FT와 전기생산 병행: FT에서 발생하는 반응열을 이용하여 고압

스팀생산 가능, 고압 스팀을 이용하여 전기생산을 병행할 경우 CO2

발생은 증가시키지 않는 범위에서 에너지효율의 향상 가능, 80,000

bpd 규모의 CTL plant의 경우 FT 반응기 자체에서 675 MW의

전기생산 가능

(5) 공정의 단순화: once-through process를 통해 공정을 단순화하고

combined fuel 이용 및 전기생산 병행 등을 적용할 경우 건설 및

운전비용을 감축할 수 있음, 공정효율 증대를 통해 얻어지는 제품의

단위 에너지당 CO2 발생량을 저감시킬 수 있음

가스화에 산소 대신 공기 사용, ASU 설치비/운전비 절감

석탄가스 정제를 단순화(CO2 제거 불필요, 건식 정제)

FT 반응기 미반응물 재순환하지 않고 전기 생산

- 진행중인 프로젝트: GNI FT pilot plant(중국, Baoji), 위에서 도출된

아이디어를 적용(FBR, Co계 촉매)

• Electricity Decarbonization: Coproduction of Power and Synfuels with

CCS vs. Stand-Alone Power with CCS

(Robert Williams, Princeton University, USA)

- CBTL vs. CTL: 약 39%의 biomass를 이용한 CBTL(coal+

biomass-to-liquid)공정을 이용할 경우 CTL 보다 CO2 배출을 크게

저감시킬 수 있음, 공정효율도 CBTL이 CTL보다 다소 높음

- OT vs. RC: OT(once-through)공정이 에너지효율 측면에서

RC(recycle)공정보다 크게 유리(표 10 참조)

- 아래 논문 참조

Larson, E.D., G. Fiorese, G. Liu, R.H. Williams, T.G Kreutz, and S.

Consonni, 2010: "Co-production of synfuels and electricity from coal +biomass with zero net greenhouse gas emissions: an Illinois case study,"Energy and Environmental Science, 3: 28-42, 2010.

T. Kreutz, E. Larson, G. Liu, and R. Williams, 2008: “"Fischer-Tropsch

Fuels from Coal and Biomass,”" Proceedings of the 25th AnnualInternational Pittsburgh CoalConference, Pittsburgh, PA, 29 September - 2October.

Page 25: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 46 -

<표 10> CTL vs. CBTL, OT vs. RC, V vs. CCS: 공정효율

비교

- 결론: 향후 온실가스 배출에 대한 규정이 더욱 엄격해 질수록

CBTL-OT-CCS(~39% biomass)공정이 가장 효율적인 공정(그림 17 참조)

[그림 17] 미국 내 온실가스배출 규정에 따른 기술별 생산 단가변화

• Catalysts: Outlook and Focus on SNG

(Ian Barton, Johnson Matthey)

- 2006년에 엔지니어링사인 Davy Process Technology 매입

- Shift, Methanation, methanol 등 촉매 외에도 메탄올, SNG 공정

라이센서도 가능함

- 신규 SNG 공급으로 미국 켄터키주 Cash Creek사, 중국 Datang사 및 중국

1개(신장지구) 추가

- 기술적으로 Lurgi 가스화기 장단점

- 47 -

Advantages

Relatively simple and cost effective

High methane in raw gas

Disadvantages

High levels of tars in raw gas

Significant extra processing to clean process gas

Complex effluent treatment system

- Shift 등 합성가스 조성변경이 없이 하는 경우 장점은

Saves cost of shift system

Less requirement for process steam

Lower cost of acid gas removal

More flexible process with less requirement for tight control of

gas composition

라. Industrial Tour in Inner Mongolia

• Visit of Shenhua Direct CTL Plant

- 개요: 세계최대 석탄직접액화 플랜트, 내몽골 Ordos 지역에 위치,

석탄액화설비, 석탄전처리설비, 촉매제조설비, coal-to-hydrogen 설비,

ASU(air separation unit), 탈황설비 등 54개의 설비로 구성

- 규모: 석탄소비(3.45 mt/y), LPG(102.1 kt/y), naphtha(249.9 kt/y),

diesel(714.6 kt/y), phenol(3.6 kt/y)

- 지재권: Shenhua의 DCL plant는 현재 미국, 독일, 일본 등 13개국에서

지재권이 확보된 상태

- Plant 전경: 아래 사진 참조(그림 18)

[그림 18] Shenhua 석탄직접액화 plant 전경

Page 26: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 48 -

- Tour 현황: 아래 사진 참조(그림 19)

[그림 19] Shenhua 석탄직접액화 plant tour 및 세미나 사진

• Visit of Yitai Indirect CTL Plant

- 개요: Yitai CTL 프로젝트 시작(2005.12.08, 규모-48만톤/y, 투자비-4.975

billion RMB 계획), Phase 1 프로젝트(2006.05, 규모-16만t/y, 투자액-2.637

billion RMB), 합성원유 생산 성공(2009.03.20), 5,000시간 안정적인

운전(-2010.03.13)

- Yitai CTL plant의 의의: 순수 중국기술로 제작한 석탄간접액화 플랜트의

최초 production line

- 계획: 2015년에 Ordos에 500만톤/y 규모 CTL plant 건설,

석탄탄광-CTL-석유화학제품 연계

- 플랜트 전경: 아래 사진 참조(그림 20)

[그림 20] Yitai 석탄간접액화 plant 전경

- 49 -

- 공정제어실: 아래 사진 참조(그림 21)

[그림 21] Yitai 석탄간접액화 plant 공정제어실

Page 27: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 50 -

제3장 결론 및 향후 계획

아태기후변화파트너쉽(APP) 청정화석에너지(CFE) 분과는 석탄 및 천연가스 관

련 기술의 공동개발, 보급 및 확산으로 기후변화 대응이 목적이며, CFE 분야 연

구 및 실증의 경우 대규모 자금이 소요되므로, APP CFE에서 진행되는 프로젝트

에 최대한 참여하여 수행하면 비용 및 인력 면에서 효율적인 결과를 얻을 수 있

다는 장점이 있다. APP CFE 분과에서는 3개의 프로젝트가 종료되었고, 현재 12

개의 프로젝트가 진행중이다. 현재 우리나라의 경우 "CFE-07-16: Cooperative

R&D on Cleaner Fossil Energy" 1개의 프로젝트만 주도적으로 참여중이며, 나머

지 11개 프로젝트에도 참여할 수 있도록 국내 기관의 참여를 독려하고 있다.

당해 연도 연구사업에서는 APP CFE 분과에서 우리나라가 주도적으로 참여하

고 있는 "CFE-07-16: Cooperative R&D on Cleaner Fossil Energy" 수행의 일환으

로 한국에너지기술연구원(KIER)-미국 National Energy Technolgy

Laboratory(NETL)간 공동 워크숍을 미국 Pittsburgh에서 개최/참석하였다. 또한

APP 정책수립위원회(PIC)회의 및 각료회의에 정책자료를 1회 제공하였으며,

World CTL Conference에 참가하여 APP CFE 국제공동연구 후보사업 도출을 위

한 자료수집 및 국제공동연구 협의업무를 수행하였다.

CFE 분야 연구는 공공적인 연구이므로 적기에 자금확보가 이루어 질 수 있도

록 정부지원이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 반드시 필요한 연구에 정부지원이

효과적으로 이루어 질 수 있도록, 우리나라 정부에 대한 APP CFE 관련 정책지원

을 지속적으로 수행할 계획이다. 또한 APP 회원국 및 참여기관 간의 실제적인 기

술교류가 이루어 질 수 있도록 꾸준한 노력을 기울일 것이다.

- 51 -

[부록] KIER-NETL 워크숍: 석탄액화분야 발표자료

KIER Coal-to-liquid (CTL) Project

and KIER-NETL Collaboration

Hak-Joo Kim, Hotae Lee, Dong-Hyun Chun,

Jung-Hoon Yang, Jung-Il Yang, Heon Jung

Korea Institute of Energy Research (KIER)

liquefaction

ICLICL

gasolinedieselnaphtha

separation

gasifier cleaning

HRSG

coal Syngas(CO+H2)

Gas Turbine

Sulfur/particulateOxygensteam

IGCCSteamturbine

electricityelectricity

Korea chose Indirect Coal Liquefaction

Page 28: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 52 -

KIER CTL Project

• 10 ton/day coal gasifier

• Coal gas cleaning unit including desulfurization unit and filter

• Liquefaction reaction system of 15 barrel/day

• Pilot plant design package of 300 barrel/day

Contents

Objective

• Develop indirect coal liquefaction process to convert 10 tons of coal per day into 15 barrels of coal liquid

gasifier

(1 ton coal/day)gasifier

(1 ton coal/day)

KIER Experimental gasifier

Coal 10 ton/dayHeight 7mDiameter 1.3m

Slurry-fed entrained bed gasif ier up to 30 atm

Being scaled-up

- 53 -

High pressure gasifier (1 ton/day) recently installed

Gasifier parts development

BurnerBurner RefractoryRefractory Slag disposerSlag disposer

Page 29: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 54 -

Coal gas cleaning (filter)

m embrane

Existing ceramic filterExisting ceramic filter

Air b

ack

pu

lse

Newly developed

filter

Newly developed

filter

Fine dust difficult to be removed

Double mem brane

Manufacturing process patented.

Coal gas cleaning (filter)

- 55 -

Korean desulfurizingagent

29.2ASTM attrition [%]

16.3area [m2/g]

0.91density [g/cm3]

84Size ?[micron]

ZAC-32Name

Coal gas cleaning (desulfurization)

Desulfurization test unit

N2

20

00 m

m

120 mm I.D.

50 mm I.D.

120

0 m

m

Q2

Q1

Q3

1 in I.D.

SolidIngectionNozzle

BubblingFluidizedBed

Plenum

Riser

Cyclone Cyclone

Cleaned gas SO2

De

sulf

uriz

er

Reg

ene

rato

r

(Coal gas)

Desulfurizer

Regenerator

LoopsealFilter

Control valve

Riser

Page 30: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 56 -

Desulfurization test result

1200 ppm à1 ppm

KIER Fe liquefaction catalyst

§ SEM Images

0 5 10 1 5 2 0 2 5 30 35 40 45 50

-1 .5

-1 .0

-0 .5

0 .0

log(W

n/n

)

n

α = 0.91

• Chain growth probability

- 57 -

Cold reactor

0.02 bbl/day

0.2 bbl/day

15 bbl/day

a ) b)

C)

d) e)

f) g) h)

Gas distributer B type

Liquefaction reactor

0.02 bpd liquefaction reactor

Page 31: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 58 -

0.02 bpd liquefaction reactor run results

Time (hr)

0 10 20 30 40

Conversion (%

)

0

20

40

60

80

100

CO Conv. (COMMERCIAL)CO to CO2CO to HCCO Conv. (KIER BM10B)CO to CO2CO to HC

Time (hr)

0 10 20 30 40 50

Conversion (%)

0

20

40

60

80

100

KIER BM 10BCOMMERCIAL

Catalyst : 720g, Mineral Oil : 2,880gReaction: 265 oC, 25 bar

24 l/min (H2/CO ratio =1)

KIER Fe catalyst’s productivity: 0.23 g oil/gcat hr

0.2 bbl/day unit has been tested

- Connected to 1 ton/day coal gasifier

- Scale-up design variables are obtained.

- Pressurized system will be operational soon.

-20

0

20

40

60

80

100

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

CO to CO2 H2 Conv. (Overall) CO Co nv (Total)

0.145 bpd0.145 bpdSca leScale

63.1%63.1%Oil yieldOil yield

0.19 0.19 g/gg/gcatcat··hhProduct ivityProductivity

714.2mol/10.00kg714 .2mol/10.00kgOil/WaxOil/Wax

- 59 -

KIER-NETL CTL collaboration

• NETL• Fundamental analysis on liquefaction catalysts

• Develop Co-based catalysts

• Catalyst deactivation study

• New concept catalyst development

• KIER• Develop Fe-based catalysts

• Develop slurry bubble column reactor and scale-up technology

• Coal/biomass gasifier-linked FT reaction proof testing including NETL’s Co-based catalyst

Proposed work

KIER-NETL CTL collaboration

• Complete design package on CTL and CBTL processes based on KIER catalysts and NETL catalysts, respectively.

• Scientific knowledge on catalyst deactivation phenomena reported in peer-reviewed journal

• Pilot-testing of the co-developed process (2nd stage research)

Expected outcome

Page 32: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 60 -

15 bbl/day unit designed, being constructed.

Thank you !

- 61 -

□ 회의 분석 및 전략 - KIER-NETL 공동워크숍

◦ 이슈

• CFE-07-16: Cooperative R&D on Cleaner Fossil Energy" 활동수행의 일

환으로 KIER-NETL 협력분야 공동연구를 통한 실질적 협력 및 참여기관

확대

• 기관 대표간 회의: 협력 확대 방안 도출

• KIER-NETL Workshop: 7대 협력연구 분야(CO2 hydrate,

Chemical looping, Solid sorbent, CTL, Gasifier, CO2 membrane, H2

separation)의 공동연구발표 및 토의

• KIER-미국 대학 협력: KIER-Carnegie Mellon University(CMU),

KIER-Pennsylvania State University,

KIER-University of Pittsburgh

• NETL Lab Tour(Pittsburgh, Morgantown)

◦ 회원국 동향(NETL 7대 협력연구 분야 분석)

• CO2 분리막

- Supported Liquid Membranes for Natural Gas Purification

[중점 연구자: Christina Myers]

• Coal to Liquid

- Sulfur Effects in Coal-to-Liquids Process

[중점 연구자: Charles Taylor]

• 하이드레이트에 의한 CO2 수송

- Experiments on the Rapid Formation of Gas Hydrates

[중점 연구자: Thomas Brown]

• Hydrogen

- Hydrogen Production via SMR Utilizing a Hybrid PSA/Membrane

Separator

[중점 연구자: Bret Howard]

• Advanced Gasifier

- Gasification Modeling Research and Development

Page 33: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 62 -

[중점 연구자: Chris Guenther]

• Chemical Looping

- Chemical Looping Combustion Technology

[중점 연구자: Ranjani Siriwardane]

• CO2 Capture Sorbent

- CO2 Sorbent and Reactors

[중점 연구자: George Richards]

◦ 대응 전략 및 정책 제언

• 기후변화 대응 청정석탄기술의 7대 협력연구 분야(CO2 hydrate,

Chemical looping, Solid sorbent, CTL, Gasifier, CO2 membrane, H2

separation)의 협력을 위한 구체적인 목표 결정 및 연구 일정 합의

• 제2차 KIER-NETL 청정에너지기술 워크샵 2010년 상반기 개최 합의

• KIER-NETL의 협력을 미국 대학으로 확대: Carnegie-Mellon대학, Penn

State 대학, Univ of Pittsburgh 대학으로 확대 모색이 필요

• 지경부 국제협력 사업으로 확대 방안 모색이 필요

- 63 -

□ 회의 분석 및 전략 - 석탄 청정활용기술 관련 국제공동연구

협의

◦ 이슈

• CFE 분야에서 최근 가장 큰 이슈로 떠오르고 있는 석탄의 청정활용기술

에 관련된 국제적인 연구동향을 파악하여, APP CFE 국제공동연구 후보

사업 도출을 위한 기본자료로 활용

• APP 회원국뿐만 아니라, 유럽, 남아공 등 APP 비회원국의 CFE 분야 전

문가들과 교류를 통하여, APP CFE 국제공동연구를 세계적으로 확대하

기 위한 기반 조성

◦ 회원국 동향

• 중국

- ICC-CAS(Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Science)

및 Synfuel China사가 석탄간접액화기술에 관한 자체기술 개발에 성공

함. 앞으로 장시간 운전 결과를 지켜보아야 함.

- 중국 NICE(National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy)는

중국 석탄회사인 Shenhua사가 출자하여 만든 연구소로 청정/저탄소

기술의 개발을 목적으로 하고 있음. 과거 미국 정유사 CEO를 대표로

미국내 중국계 선진 연구원을 유치하여 신기술 확보를 시도하고 있으

며, 자체 개발외에도 국제협력에 의한 기술 확보도 추구하고 있음.

• 컬럼비아(비회원국)

- 컬럼비아는 석탄 매장량이 많으나 그동안 풍부한 석유 때문에 이용 기

술 확보에 관심이 적었음.

- 석유 고갈이 예측됨에 따라 석탄이용에 관한 국립연구소 설립이 필요.

◦ 대응 전략 및 정책 제언

• 한국에너지기술연구원에서 개발중인 액화기술과 중국 ICC-CAS에서 연

구중인 액화기술과 상호보완적인 분야가 있음. 예를 들면 ICC-CAS는 가

Page 34: APP-CFEГЦБѕєё°нј-2009

- 64 -

스화기가 없는 액화반응기이나, 한국에너지기술연구원은 가스화-정제-액

화의 종합공장이므로 중국이 한국 시설을 이용할 수 있으며, 한국은 중

국의 scale-up 기술에 대한 접근이 가능할 것임.

• 중국 NICE의 경우 현재는 미국(PNNL 연구소 및 대학)과 우선적으로

협력을 추진하고 있으나, 한국과의 협력에 의해 다자간 협력도 가능한

것임.

• 컬럼비아에 한국 국가연구기관이 경험, 기술 등을 전수하고, 한국기업이

컬럼비아 석탄에 대한 접근성을 용이하게 하는 윈-윈 전략을 추구할 수

있음.