국내 연구팀이 발전소나 석유화학공장 등 발전과 산업 분야에서 배출되는 초미세먼지(PM2.5)와 극초미세먼지(PM1.0)를 세계 최고 수준으로 제거할 수 있는 기술을 개발했다. 실제 발전소에서 실증까지 마쳐서 발전소와 공장에 빠르게 적용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
한국에너지기술연구원은 최종원 에너지절약연구실 책임연구원팀이 동원중공업, 중앙대 산학협력단과 함께 극초미세먼지를 90% 이상 제고할 수 있는 ‘하이브리드 정전 분부 습식 전기집진기’를 개발했다고 19일 밝혔다.
공장과 발전소는 국내에서 가장 큰 비중을 차지하는 미세먼지 배출원이다. 환경부에 따르면, 2016년 전국에서 배출된 미세먼지 34만 7279t 가운데 산업 부문에서 나온 미세먼지는 39.5%, 발전소에서 나온 미세먼지는 13.4%를 차지한다. 두 배출원을 합치면 52.9%다. 특히 발전소와 공장에서는 탈황 공정에서 나오는 초미세 석고입자 등 기존 집진장치로 저감하기 어려운 초미세먼지가 발생한다.
최 책임연구원팀은 두 가지 집진 방식을 융합해 이 문제를 해결했다. 먼저 작은 액체 방울을 뿌린다. 이 때 노즐을 통과시키며 액체 방울에 양(+) 또는 음(-)의 고전압을 가하는데, 그 결과 액체 속 이온이 물방울 표면으로 이동해 물방울을 수십 마이크로미터(100만 분의 1m)의 크기의 작은 물방울로 쪼갠다.
연구팀은 이 기술을 산업분야에 활용되는 사이클론집진기에 붙여 사이클론집진기 내부에 수kV의 높은 전하량을 갖는 작은 물방울이 분사했다. 사이클론집진기는 먼지가 든 공기를 회전시켜 원심력에 의해 먼지를 분리하는 기술이다.
그 결과 큰 미세먼지는 사이클론집진기 안에서 원심력과 무게에 의한 낙하로, PM10보다 작은 초미세먼지는 미세 물방울의 정전기에 의한 인력으로 제거할 수 있었다. 연구팀이 4개월간 한국중부발전 보령발전본부 1발전소에서 실증 적용한 결과, 연소 이후 발생하는 초미세먼지와 탈황 공정에서 추가로 발생하는 초미세 석고입자를 세계 최고 수준으로 제거할 수 있다는 사실을 확인했다. 초미세먼지(PM2.5)는 97%, 극초미세임자(PM1.0)는 95% 제거했다. 이는 현재 최고 기록을 보유한 일본 NCM사의 PM2.5 제거 효율인 90%를 넘어서는 기록이다.
최 책임연구원은 “정전 분무 기술은 초미세먼지 외에 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물 등 가스 형태의 먼지를 높은 효율로 제거하면서도 폐수 발생량을 최소화시킬 수 있다”며 “현재 판매되고 있는 집진기에 비해 설치 면적이 작고 용액 사용량도 매우 적어 미래에 활용될 곳이 많을 것”이라고 말했다.
연구팀은 발전소와 제철소, 제련소, 석유화학공정에 적용할 수 있도록 추가 실증연구를 할 계획이다.
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