석탄발전소 미세먼지를 확 줄였다

기계연구원, 미세먼지 원인물질 제거기술 개발
하동 화력발전소서 1년 작동.. 세계 최고 수준
60도 이하 온도에서도 가능해 에너지 소모 줄어
폐기물 소각로·제철소·IT 제조공장 등 적용 가능

한국기계연구원 김학준 박사팀이 개발한 제로 배기가스 장비를 석탄화력발전소 배출구에 설치했다. 배출구 속에 오존을 뿌려 배기가스 속 오염물질이 덩어리로 걸러진다. 기계연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국기계연구원 김학준 박사팀이 공장 굴뚝에서 나오는 미세먼지 원인 물질을 제거하는 기술을 개발했다. 김학준 박사팀이 석탄 화력발전소에서 1년간 고효율 제로 배기가스(Zero-emission) 기술을 적용한 결과, 천연가스 발전소 수준의 오염물질만 배출됐다. 세계적으로 최저 배출 농도 수준인 5ppm 이하였으며, 60도 이하의 낮은 온도에서도 작동이 가능해 에너지 소모가 매우 적다.

김학준 박사는 21일 "발전소 외에도 폐기물 소각로, 제철소 등 향후 강화되는 규제에 대응이 필요한 일반 산업 분야까지 폭넓게 적용할 수 있다"고 말했다.

연구진은 한국남부발전㈜과 협력해 지난해 9월부터 1년간 경남 하동 화력발전소에 발전 용량(500㎿급) 1000분의 1 규모의 제거 장비를 설치해 테스트했다.

연구진은 고효율 제로 배기가스 장비를 기존 황산화물 저감 설비에 추가 장착했다. 그결과 질소산화물 배출량이 이전보다 70% 더 줄어들었다. 디젤차 1대가 1분 동안 질소산화물이 포함된 배기가스를 5㎥ 배출한다면, 디젤차 6000대가 배출하는 양을 줄인 것과 같다.

또한, 연구진은 원천기술을 확보하고 있는 정전방식 무필터 집진 기술까지 적용해 초미세먼지까지도 제거했다.

한국남부발전 하동빛드림본부 오철석 부장은 "실증 결과 질소산화물과 황산화물 뿐만아니라 먼지까지도 천연가스 발전소 수준으로 대기 오염물질 배출이 줄었다"고 말했다.

이 기술은 화력발전소에서 발생하는 연기 속 오염물을 물속 덩어리 형태로 걸러낼 수 있다. 먼저 물에 잘 녹지 않는 일산화질소에 오존을 뿌려 이산화질소로 만든다. 그 다음 습식 촉매가 녹아있는 황산화물 환원제를 뿌려 질소산화물과 황산화물을 동시에 녹여 덩어리 형태의 염으로 만드는 방식이다.

특히 이 기술은 60도 이하의 매우 낮은 온도에서도 질소산화물을 제거할 수 있다. 기존 오염물질 제거방식은 300도 이상의 고온에서만 작동했다.

IT 제조공장 같이 배기가스 온도가 낮아 촉매 방식의 저감 장치를 적용할 수 없는 산업 분야에도 활용할 수 있다.

연구진은 발전소 뿐만아니라 폐기물 소각로 시설, 제철소, IT 제조공장 등 대기오염물질 배출시설을 대상으로 실제 설비 규모의 상용화 연구를 추진하고 있다. 김 박사는 "향후 제로 배기가스 기술이 확대 적용돼 국내 대기환경 기술의 선진화가 앞당겨질 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.