[사진=(좌)심준목 박사,길상인 박사]

- 1차 초미세먼지 및 2차 초미세먼지 유발물질 획기적 저감
- 국내 폐기물에너지 자원화설비, 화력발전설비에 보급 계획

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 각종 연료의 연소과정에서 발생하는 미세먼지의 발생과 배출을 억제하는 ‘초미세먼지 및 유발물질 제거기술’을 독자적으로 개발했다.

현재 화력발전소 등 각종 에너지 사용·생산 시설은 미세먼지 제거를 위한 환경설비를 갖추고 있지만 배출물질의 다양성으로 인해 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해서는 초미세먼지 배출농도를 크게 줄일 수 있는 고성능 집진기술과, 지구온난화 지수가 이산화탄소의 300배에 달하는 아산화질소의 발생도 함께 억제할 수 있는 미래형 환경 설비의 구현이 필요하다.

국가과학기술연구회가 지원하는 FEP융합연구단은 1차 초미세먼지와 2차 초미세먼지 물질을 높은 효율로 제거하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 1, 2차 초미세먼지를 기존 배출량 대비 90%이상 줄일 수 있다.

연구단 소속 한국에너지기술연구원 심준목<사진> 박사팀은 입자상 초미세먼지의 배출농도를 줄이기 위해 자체 개발한 이중벽 구조의 저압손 싸이클론과 새로운 방식의 필터 재생시스템을 결합한 신개념 집진시스템을 구축했다. 1차 집진부인 저압손 사이클론에서 유입되는 먼지가 70% 이상 제거된 후 2차 집진부인 백필터 집진기로 유입되기 때문에 여과필터 먼지 부하량이 크게 감소하는 원리다. 이 기술이 적용되면 탈진공정의 주기가 길어져 필터 수명이 2배 이상 늘어나며 초미세먼지 배출농도가 기존 대비 90% 이상 저감된다.

한국기계연구원은 길상인<사진> 박사팀은 고온가스재순환 방법과 환원제 열분해 방식을 적용했다. 이를 통해 가스상 초미세먼지 유발 물질인 질소산화물과 황산화물의 제거 효율을 기존 대비 50% 이상 향상시켰으며, 연소과정에서 생성된 수분을 응축시켜 오염물질 제거공정에 재사용함으로써 물 부족 지역에서도 활용이 가능하도록 했다.

기존에는 액체 상태의 환원제를 직접 분사하는 방식을 사용했으나 혼합과 반응 속도가 느려 제거효율이 낮다는 문제가 있었다.

이에 연구진은 고온의 연소가스와 스팀을 이용해 환원제를 저분자형태의 기체 상태로 분무하는 방식을 개발, 유해물질 제거 효율을 향상시키는데 성공했다. 이를 통해 대기 중으로 배출되는 질소산화물과 황산화물의 농도를 0~수ppm 수준까지 낮췄으며, 필요에 따라 질소산화물과 황산화물의 동시 제거와 선택적 제거 모두 가능하게 했다.

이재구 FEP 융합연구단장은 “초미세먼지 및 미세먼지 유발물질을 제거하는 단위기술은 많이 소개돼 왔지만 이번 연구처럼 다단복합 및 동시처리가 가능한 고효율 시스템을 개발하고 활용한 사례는 찾아보기 어렵다”면서 “국가적 초미세먼지 문제의 해결에 도움이 될 수 있는 실용화 핵심기술을 확보했다는데 큰 의의가 있다”고 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 국내 약 500기에 이르는 폐기물에너지 자원화 설비에 우선 보급될 계획이며, 중점 배출원으로 지목되는 화력발전설비 적용을 위해서도 해당 발전사들과 활발히 논의 중이다. 국내뿐만 아니라 초미세먼지 발생의 결정적 원인을 제공하고 있는 중국 석탄연소설비 성능 개선을 위해 국내 환경전문기업 및 중국 현지기업과도 공동 협의를 진행하고 있다.

nbgkoo@heraldcorp.com