[STOP! 微細먼지]〈2〉大規模 微細먼지 低減技術 成果
觸媒로 窒素酸化物 70∼90% 除去… 全 世界서 가장 낮은 溫度로 成功
來年 石油化學工場 等에 適用 可能… 科技情通部-民間企業 共同 硏究
船舶 汚染物質 除去 技術 만들고, 製鐵所用 集塵設備 最初 開發도
[위쪽 寫眞]科學技術情報通信部와 傘下 出捐硏究機關은 지난해 9月 全南 여수시 錦湖石油化學 第2에너지 熱倂合發電所에 大氣汚染 物質 減縮 裝備를 實驗하기 위한 先行 硏究室을 設置했다. [가운데 寫眞]發電所에서 나오는 排氣가스의 一部를 硏究室로 끌어와 [아래쪽 寫眞]化學 觸媒 素材를 通過시켜 有害物質인 窒素酸化物을 걸러낸다. 化學 觸媒 素材는 排氣가스 속 窒素酸化物의 90% 以上을 除去하는 데 成功했다. 韓國科學技術硏究院 提供
全南 여수시 금호석유화학의 第2에너지 熱倂合發電所에는 大氣汚染物質 減縮을 實驗하는 ‘先行 硏究室’(파일럿 테스트룸)이 있다. 科學技術情報通信部 支援으로 처음으로 構築한 施設이다. 石油化學 工程 過程에서 發生하는 排氣가스가 化學 觸媒 素材를 通過하면서 有害物質인 窒素酸化物을 걸러낼 수 있는지 現場에서 直接 檢證하기 위한 것이다.
超微細먼지(PM2.5)를 構成하는 粒子 가운데 가장 높은 比重을 차지하는 게 窒酸·黃酸鹽(58.3%)이다. 化石燃料의 燃燒나 自動車 運行 過程에서 나오는 物質이 化學反應을 통해 超微細먼지의 構成 物質이 되는 것이다. 科技情通部와 傘下 出捐硏究機關은 이러한 微細먼지 構成 物質을 없애는 硏究開發(R&D) 活動에 焦點을 맞추고 있다.
○化學 觸媒 活用해 汚染物質 걸러낸다
韓國科學技術硏究院(KIST) 等은 지난해 9月부터 實證 硏究를 進行해 熱倂合發電所에서 나온 排氣가스 속 窒素酸化物의 90% 以上을 化學 觸媒 所在가 除去할 수 있다는 事實을 確認했다. 特히 旣存보다 30度 낮은 190度 環境에서도 窒素酸化物을 걸러낼 수 있는 觸媒 技術을 適用했다.
더 낮은 溫度에서 汚染物質을 除去하면 가스 加熱에 必要한 에너지 發生量과 費用을 줄일 수 있다. 하헌필 KIST 責任硏究員은 “全 世界에서 가장 낮은 溫度 環境에서도 窒素酸化物을 걸러낼 수 있는 技術을 開發했다”며 “先行 硏究를 마무리하면 來年부터는 石油化學 工場 等에 微細먼지 低減 技術을 本格的으로 適用할 수 있을 것”이라고 說明했다.
韓國機械硏究院 等은 2020年 9月부터 1年間 慶南 河東郡에 있는 500MW 規模의 火力發電所에서 窒素酸化物과 黃酸化物을 同時에 減縮할 수 있는 實證 硏究를 進行했다. 硏究팀은 火力發電所에서 發生하는 煙氣의 1000分의 1假量을 活用해 實驗을 進行했고 汚染物質을 濕式 觸媒를 活用해 덩어리 形態로 만들어 걸러내는 데 成功했다.
實驗 結果 濕式 觸媒가 1分間 經由(디젤) 自動車 6000臺가 排出하는 量의 大規模 窒素酸化物을 줄일 수 있다는 것을 證明했다. 火力發電所에서 活用하던 旣存 大氣汚染物質 低減 裝備보다 微細먼지를 70%假量 더 減縮할 수 있었다.
김학준 機械硏究院 責任硏究員은 “實證 硏究 結果를 綜合해 廢棄物 燒却施設, 시멘트 製造施設, 發電所 等에 商用化해 適用할 수 있는 技術 開發을 試圖할 것”이라고 말했다.
○民官 協力으로 低減技術 開發… 海外 輸出까지
科技情通部와 傘下 出捐硏究機關은 超微細먼지의 主要 發生 場所인 産業·發展施設에 適用하기 위한 微細먼지 低減 技術 硏究開發을 2015年부터 本格的으로 進行해왔다. 尖端 先行 技術을 開發해야 하는 만큼 民間企業이 獨自的으로 推進하는 데는 限界가 있어 科技情通部와 出捐硏究機關이 共同으로 事業을 推進했다.
代表的인 成果가 大型 船舶 엔진에서 發生하는 窒素酸化物을 比較的 低溫 狀態에서 걸러주는 技術이다. 獨逸 日本 等의 有力 企業에서 10年 가까이 挑戰해도 開發에 失敗한 技術을 國內에선 1年 만에 成功해 現場에 適用했다. 低減 技術을 適用한 船舶 엔진의 微細먼지 排出量은 約 90% 줄었다.
科技情通部와 傘下 出捐硏究機關은 大型 船舶 엔진用 微細먼지 低減 技術 市場이 2026年 基準으로 46億 달러(藥 5兆4800億 원) 規模로 成長할 것이라고 展望했다. 國際海事機構(IMO)가 全 世界的으로 大型 船舶의 大氣汚染物質 排出 規制를 强化하고 있는 만큼 國內에서 開發한 微細먼지 低減 技術의 活用處가 더 많아질 것으로 豫想하고 있다. 2016年 技術을 移轉 받은 HSD엔진(옛 斗山엔진)은 지난해까지 2兆8000億 원어치의 엔진 290基를 輸出하는 受注 實績을 達成했다.
製鐵所에서 活用할 수 있는 超微細먼지 高效率 集塵 設備도 世界 最初로 實證 硏究에 成功해 올해부터 本格的으로 稼動할 豫定이다. 全南 광양시 포스코 광양제철소에서 實驗을 위해 活用한 이 設備는 길이 15m로 世界에서 가장 길다. 高效率 集塵 設備는 길이가 길수록 더 깊은 곳에서 汚染物質을 吸入할 수 있어 微細먼지 低減 效率이 커진다.
設備의 幅 等을 좁혀 全體 設置面積은 旣存보다 40%, 運營費用은 30% 줄였다. 科技情通部 關係者는 “製鐵所에서 排出하는 微細먼지 濃度를 85%假量 低減할 수 있는 效果를 確認했다”며 “앞으로도 資料를 繼續 蓄積해 本格的인 事業化 推進 與否를 檢討할 것”이라고 說明했다.
科技情通部는 國防部와 協業해 軍用 特殊車輛에 別途 開發한 煤煙 低減 裝置를 裝着해 大氣汚染物質 排出을 줄이기 위한 實證 硏究도 進行하고 있다. 1年 10個月間 軍用 特殊車輛 160臺를 對象으로 實驗한 結果 微細먼지 發生量이 97% 減少한 것으로 나타났다. 政府는 앞으로 軍用 特殊車輛에 煤煙 低減 裝置를 大規模로 普及하는 方案을 檢討할 計劃이다.
지민구 記者 warum@donga.com
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