선박 매연 잡는 촉매 환원시스템 개발

국내 연구진이 선박에서 나오는 배기가스 속 질소산화물(NOx)을 오염물질 없이 처리하는 기술을 개발했다.

한국기계연구원은 정경열 에너지플랜트안전연구실 박사팀이 선박용 2행정 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물을 촉매 반응을 통해 질소와 수증기로 바꾸는 '선택적촉매환원장치(SCR) 시스템'을 개발했다고 30일 밝혔다.

초미세먼지와 산성비의 원인으로 지목되는 질소산화물은 세계적으로 배출규제가 점차 강화되고 있다. 국제해사기구(IMO)는 2016년 이후 새로 건조된 선박을 대상으로 질소산화물 배출량 기준을 기존보다 80% 줄인 규제를 적용하고 있다. 기존에는 디젤엔진의 연소기술을 개선하는 방법으로 규제를 만족시켜 왔지만, 강화된 규제는 연고기술 개선만으로는 만족시키기 어려운 상황이다.

연구팀은 6년 동안 오염물질을 줄이기 위한 종합적인 시스템 기술 개발에 착수한 끝에 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물을 질소와 수증기로 환원시키는 촉매 환원시스템을 개발해 육상과 해상에서 성능을 검증받았다.

연구팀이 개발한 선박용 SCR 시스템은 배기가스 속 질소산화물을 환원시키는 요소수 공급량을 엔진 출력 변화에 따라 자동으로 제어하며, 저온에서 빠른 반응이 일어날 수 있도록 요소수를 미세한 입자로 분사한다. 이렇게 개발한 시스템을 1만 마력 급 선박에 탑재해 육상에서 시험한 결과, IMO 규제에 만족하는 결과를 얻었다. 또 국립해양수산연수원의 실습선인 한반도호에 3800마력 급 설계를 적용해 실제 해상에서 수행한 시험에서도 규제를 만족시켰다.

정경열 기계연 박사는 "엔진은 수천 억 원대 선박 1척 가격의 10∼15%를 차지할 정도로 중요할 뿐 아니라 시장이 큰 기술 분야 중 하나"라며 "이 기술을 활용하면 국내 시장 선점은 물론 세계 시장 점유율을 확대해 가는 새로운 활로를 모색할 수 있을 것"이라고 말했다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr