[가스신문 = 양인범 기자] 산업용 저녹스버너 전문 제조기업 ㈜수국(대표 박재언)이 한국가스공사와 공동으로 ‘연소식 기화기(SCV)용 친환경 국산화 버너’ 개발에 나섰다.

SCV(Submerged Combustion Vaporizer)는 액화천연가스(LNG)를 기화시키는 설비로, 열교환수 내에 연소실이 있어 고온의 연소가스가 열교환수를 직접 불어내며 열교환수를 승온(수중연소)하는 구조의 기화기를 뜻한다. SCV는 대형 수조의 형상이며, 수조 내 LNG 기화용 열교환기가 설치되어 있으며, 수조를 가열할 연소기로 구성되어 있다. LNG 기화설비는 해수식 기화기(ORV, Open Rack Vaporizer)도 있다.

SCV는 가스 수요가 많고 해수온도가 5℃ 이하로 낮아지는 동절기 및 해수식 기화기를 정비하거나 가스송출량이 증대되는 시점에 대비해 가동한다. SCV를 자주 가동하는 것은 수조를 가열하는 연료비 및 수조의 유지비 등으로 인해 LNG 생산 단가 인상에 영향을 주기에, 그간 SCV 기술의 국산화 개발 필요성이 대두되고 있었다. 현재 국내에서 SCV는 평택에 24기, 인천에 43기, 통영에 8기, 삼척에 2기 등 총 77개가 설치되어 있다.

국내에서 사용되는 SCV용 연소기는 일본 스미토모와 미국 KALDAIR사 제품이다. 스미토모 제품의 용량은 68~120톤/h에 수조온도로 연료가스를 제어하고, KALDAIR 제품은 90톤/h에 수조와 기화 가스 온도로 제어한다. 일본과 미국 제품들을 사용하다 보니, 자재수급의 어려움과 더불어 고장 발생 시 해결에 장시간이 소요되고 있었다.

이번 SCV 기술 개발 목표는 연소 효율 향상을 통해 천연가스 생산 원가 절감 효과를 이루고 대기환경에 영향을 미치는 미세먼지 배출을 줄이는 목표와 질소산화물(NOx)배출부과금 도입을 유도하면서, 국가 핵심 에너지 자원인 LNG 기화설비의 관리를 국산 제품으로 대체해 에너지 안보를 확고히 하는 것이다.

수국 연구진은 가스공사 평택기지본부와 인천기지본부의 대상 설비를 조사하고 과제를 기획했다. 평택기지는 상부형 스미토모 타입 제품이 있고 인천기지는 하부형 KALDAIR 타입이었는데, 하부형은 연소실 크기가 매우 협소하고, 용접 부착 방식으로 교체 작업이 어려워 개발제품의 상품 가치가 낮다고 판단되어 상부형을 대상으로 설비를 개발하는 것으로 결정됐다.

수국은 1,710N㎥/h급 SCV용 친환경 국산화 버너를 개발하는 것을 최종 목표로 삼았다. 성능은 저녹스버너 설치지원사업 안정검사 기준 NOx(4% O₂)40ppm 미만, CO(4% O₂) 120ppm 미만, 대기오염물질 배출허용기준 상 표준산소농도 O₂ 4% 미만으로 정했다. 이 기준은 기존 세계 수준 NOx 60ppm, CO 500ppm, O₂ 5% 미만보다 낮은 수치다.

기존 목표치를 달성한다면, 인천기지를 기준으로 연료 소비량 감소에 의해 CO₂배출량은 연간 약 268톤이 저감되며, NOx 배출량은 연간 약 16.8톤 저감할 수 있다. 여기에 약 1.3% 효율 향상이 이뤄진다면 연간 7,600만원의 운영비를 절감할 수 있다.

수국의 관계자는 “가스공사가 대량의 LNG를 수입해 국내에서 저장 후 사용하는 상황에서 SCV 국산화는 에너지 안보와 미세먼지 저감을 위해 반드시 필요한 과제였다”며 “2020년 선행 연구를 통해 NOx 50ppm 성능 확보에 성공한 만큼, 40ppm 미만의 성능도 충분히 가능할 것으로 판단된다”고 말했다.