[첨단 헬로티]

미세먼지 발생 원인에 대해서는 전문가들 사이에서도 의견이 갈리지만, 2017년 7월 발표된 ‘한·미 협력 국내 대기질 공동조사’에 따르면 배출된 오염원이 화학반응을 통해 증가하는 2차 미세먼지의 경우 지역 내 오염원이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

국내에서 고농도 미세먼지를 일으키는 유해물질을 가장 많이 배출하는 분야는 산업현장으로, 전체의 38%를 차지한다. 특히 시멘트, 금속, 석유화학 등에서 발생하는 NOx(질소산화물), SOx(황산화물), VOCs(휘발성 유기화합물) 등이 주범으로 꼽히고 있다. 참고로, 국내 미세먼지 4대 배출원은 산업 38%, 수송 28%, 생활 19%, 발전 15%로 나타났다.

한국생산기술연구원(이하 생기원)은 유해물질이 생성되고 굴뚝으로 배출되는 전 공정단계에 걸쳐 이를 감축하고 측정·모니터링 할 수 있는 전주기적 산업 미세먼지 저감기술 체계를 구축했다.

이 기술 체계는 크게 미세먼지 및 유해물질 생성 억제기술과 배출 저감기술로 양분되는데, 생성억제 기술은 원료를 가공하거나 연료를 사용해 생산에 필요한 에너지를 만드는 연소공정에서 나오는 NOx, SOx, 먼지 등 다량의 유해물질 발생을 최소화하는 기술을 총칭한다.   

대표적으로 생기원 고온에너지시스템그룹이 개발한 저공해 고효율 연소기의 경우 불완전연소로 인한 유해물질 발생을 줄이기 위해 연료와 공기의 혼합비율을 조절, 연소기 화염반응이 활발한 영역은 억제하고 미진한 부분은 증진시켜 완전연소를 구현하는 데 성공했다. 이를 통해 NOx를 20ppm 이하로 감축하는 등 별도의 후처리 설비를 갖추지 않아도 유해물질 발생을 50% 이상 줄일 수 있게 됐다.   

배출저감 기술은 연소공정에서 생성된 유해물질이 굴뚝으로 배출되기 전 탈질설비, 집진설비, 탈황설비, VOC 제거설비를 통해 최대한 걸러질 수 있도록 하는 기술을 모두 포함한다. 이 중 생기원 에너지플랜트그룹이 세계 최초로 개발한 금속 구조체 기반 SCR 촉매 제조기술은 내구성이 약하고 비싼 기존 세라믹 기반 허니콤(벌집) 촉매의 단점을 보완한 차세대 탈질설비라는 점에서 주목받고 있다.

 * SCR 촉매는 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction)의 약자로, 질소산화물이 대기 중으로 배출되기 전 N2, O2 등의 유해하지 않은 물질로 전환시키는 환경설비다.

이 촉매는 3차원 금속 구조체 표면 위에 최적화된 촉매 슬러리(고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물속에 분산된 현탁액)를 직접 코팅해 제조하기 때문에 강하고 열전도성이 높은데다 제조공정이 단순하다는 장점이 있으며, 특히 재활용이 가능해 설치 및 유지보수가 용이하다.

생기원은 이 밖에도 수요자 맞춤형 미세먼지 복합필터, 흡수제를 활용한 소형 SOx 제거 Scrubber(액체를 이용해 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집하는 장치), 망간산화물을 이용한 하이브리드 VOC 분해 촉매시스템 등 각 공정단계별로 유해물질 배출을 억제할 수 있는 기술을 개발했다.    

또한 미세먼지 원인물질을 실시간으로 파악할 수 있는 측정기술과 드론을 활용한 배기가스 모니터링 기술을 개발, 유해물질 발생 데이터를 생산공정과 연계하고 제어할 수 있도록 했다.

생기원은 자체 개발한 이 기술들을 중소·중견기업 현장에 이전하는 한편 중국을 비롯한 동남아시아 시장으로 확산해 산업 미세먼지 저감 속도를 높일 계획이다. 이를 위해 오는 5월 16일 ‘산업미세먼지저감기술센터’를 열고 기술 고도화 및 실용화에 나선다.