한반도 괴롭히는 초미세먼지 꼼짝마

FEP융합연구단, 저감기술 독자 개발
고효율 복합 시스템… 배출량 90%↓
국내 연구진이 초미세먼지와 유발물질의 배출과 억제를 동시에 해결할 수 있는 고효율 집진기술을 개발했다. 화력발전소나 폐기물에너지 자원화 설비 등에서 배출되는 입자와 가스상 1·2차 초미세먼지를 획기적으로 줄이는 데 활용될 전망이다.

FEP융합연구단(단장 이재구)은 연구단에 참여하는 한국에너지기술연구원과 한국기계연구원이 각종 연료의 연소 과정에서 발생하는 미세먼지의 발생과 배출을 억제하는 '초미세먼지 및 유발물질 제거기술'을 개발했다고 29일 밝혔다.

FEP융합연구단은 국가과학기술연구회가 온실가스 배출 저감 기술개발을 위한 미래선도형 융합연구단 사업으로 선정한 연구조직으로, 에너지연, 생기원, 표준연, 기계연 등 산학연이 협동연구를 수행하고 있다.

에너지연은 이중벽 구조의 저압손 싸이클론과 필터 재생시스템을 결합한 새로운 개념의 집진시스템을 자체 구축해 입자에 포함된 초미세먼지 배출농도를 기존 탈진공정(필터재생)에 비해 90% 이상 줄이면서, 필터 수명을 2배 이상 늘렸다.

일반적인 싸이클론은 운전 시 압력이 높아 에너지 소비가 많고, 마모성 분진에 취약했다. 연구팀은 압력손실을 70% 이상 감소시켜 에너지 효율을 높이고, 싸이클론 외벽의 기계적 마모를 줄여주는 '이중벽 구조의 저압손 싸이클론'을 개발했다. 아울러 충격기류와 역기류 방식을 결합한 새로운 필터재생기술을 구현해 초미세먼지 배출농도를 90% 이상 저감할 수 있었다.

기계연은 고온가스재순환과 환원제 열분해 방식을 적용해 가스상 초미세먼지인 질소산화물과 황산화물의 제거 효율을 50% 이상 향상시키는 기술을 개발했다. 연소과정에서 생성된 수분은 응축시켜 오염물질 제거공정에 재사용하도록 해 물 부족 지역에서 활용할 수 있다.

기존에는 액체 상태의 환원제를 직접 뿌려 제거했기 때문에 혼합과 반응속도가 느려 제거효율이 낮다는 한계가 있었다. 연구팀은 고온의 연소가스와 스팀을 이용해 환원제를 저분자 형태의 기체상태로 분무하는 기술을 개발, 대기 중으로 배출되는 질소산화물과 황산화물의 농도를 0∼수 ppm 수준까지 낮췄다. 두 오염물질을 동시에 제거하거나, 선택적으로 없앨 수 있다고 연구팀은 설명했다.

관련 기술은 국내 500기에 이르는 폐기물에너지 자원화 설비에 우선 보급되고, 화력발전소에 적용하기 위해 발전사들과 논의하고 있다.

이재구 FEP융합연구단장은 "초미세먼지와 미세먼지 유발물질을 제거하는 단위기술은 많이 개발됐으나, 다단복합과 동시처리할 수 있는 고효율 시스템을 개발하기는 처음"이라며 "국가적 이슈인 초미세먼지를 해결하는 실용화 핵심기술로 활용될 것"이라고 말했다.

대전=이준기기자 bongchu@