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발전소, 공장 초미세먼지 97% 제거하는 기술 나왔다

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발전소, 공장 초미세먼지 97% 제거하는 기술 나왔다

2019.11.19 17:12
에너지단, 2단계 초미세먼지 제거기술 개발...日 기업 상용제품보다 효율 뛰어나
기존 건식 전기집진기와 정전분무 집진기의 미세먼지 포집성능 차이를 비교했다. 한국에너지기술연구원 제공
기존 건식 전기집진기와 정전분무 집진기의 미세먼지 포집성능 차이를 비교했다. 한국에너지기술연구원 제공

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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