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선진환경, 이산화황 제거 신기술 개발

고효율 컴팩트 멤브레인 스크러버 기술 적용
미세먼저 감축 국책과제 수주…약 40억원 투입


부산시 강서구 자원순환 특화단지에 공장 및 연구소를 두고 있는 선진환경(대표 이강우)은 환경분야 엔지니어링 및 재활용 관련 사업과 연구 전문기업으로 폐냉매 회수·정제 및 열적처리 사업, 기후변화대응을 위한 온실가스 감축 사업, 기타 대기오염방지설비 설계 및 엔지니어링이 주력사업분야다. 

선진환경은 최근 국가로부터 ‘미세먼지 감축을 위한 공정 맞춤형 실용화 기술개발’ 연구개발사업 일원으로 참여해 국민건강을 위협하는 초미세먼지 전구물질 중 하나이면서 대표적인 대기오염물질인 이산화황을 기존 스크러버 크기보다 절반 이하 크기로 컴팩트하면서도 고효휼 탈황이 가능한 초미세 먼지 저감분야의 연구개발을 진행하고 있어 주목받고 있다. 

미세먼지가 국민들의 관심사로 떠오르면서 정부에서도 미세먼지 감축을 위해 실질적으로 상용화하여 효과를 발휘할 수 있는 기술개발이 필요해 2019년 시작한 이번 연구사업은 2022년까지 진행된다. △Wide Temperature Window NOx 제거 촉매개발 △고성능 저비용 VOC저온 산화촉매 시스템 개발 △입체형 금속구조체 기반 NOx 촉매개발 △다중분석을 통한 오염발생 최소화 연소로 제어기술 개발 △다종 연료 맞춤형 오염저감 연소기술 개발 △산업용 초 내열 여과필터 기술개발 △황산화물 스크러버용 비표면적 극대화 막접촉기 개발 등 총 7개 세부과제로 진행되고 있다. 

선진환경은 이중 ‘황산화물 스크러버용 비표면적 극대화 막접촉기 개발’ 분야의 주관기관으로 참여하고 있으며 한국생산기술연구원, 고등기술연구원, 연세대학교와 협업해 기체분리막이 적용된 막접촉기(멤브레인 스크러버)를 사용해 황산화물을 제거하는 기술개발을 진행 중이다. 

선진환경의 관계자는 “황산화물은 2020년에 들어서면서 SOx의 배출규제가 한층 강화됐으며 미세먼지 환산계수가 0.35로 NOx에 비해 약 5배 높은 물질”이라며 “황산화물이 다량 배출되고 있는 석유화학 관련 사업장에서는 이전부터 사용해 오던 스크러버 타입의 기액접촉기가 일반적으로 사용되고 있으며 새로운 방식의 막접촉기는 운전상 문제점이 해결되지 못해 아직까지 상용화단계에 이르지 못하고 있다”고 밝혔다.

기존 막접촉기 기술은 장기간 사용했을 경우 막젖음 현상이 발생해 SO₂제거율이 점진적으로 낮아지는 문제점이 있으며 이를 개선하기 위해 막젖음 현상이 적은 PTFE나 PVDF막을 사용할 경우 투자비가 폭등하는 문제점이 있다. 

또한 기존의 대표적인 기술인 습식석회석석고법의 경우 5~10년 이내에 탈황 흡수제인 고품위 석회석이 고갈돼 부생석고 품질 저하 문제가 대두될 것으로 보인다. 또 다른 습식흡수법의 경우 기‧액 접촉기인 충진탑 혹은 분무탑의 낮은 기-액접촉 효율로 인해 설비 규모가 과다한 문제가 있다. 

선진환경은 이러한 문제점들을 참여기관들과 협업해 보다 안정적인 SO₂제거율을 가진 막접촉기를 개발하고 이 과정에서 생기는 부산물을 유안비료로 사용할 수 있도록 하는 연구를 진행하고 있다. 

또한 막접촉기의 효율을 저감시키는 막젖음 현상을 개선하기 위해 일반적으로 많이 사용되고 있는 저가의 PP 또는 Psf막을 사용하는 대신 막 외벽에 코팅소재를 개발해 막젖음 효과를 개선하고 막의 외벽을 젖게 만드는 흡수제를 막과의 표면 장력이 높은 흡수제를 선택함으로써 막젖음 효과를 개선하고 있다. 

부생석고와 같은 부산물의 활용에 있어서도 흡수제와 SO₂를 반응시켜 유안비료를 제조함으로써 부산물의 자원화를 추진하고 있으며 흡수제에서 고순도 SO₂(98%)를 회수하는 방안도 동시에 연구되고 있다. 이를 통해 미세먼지 감축을 위한 실용화 기술로 실제 사업장에서 당장 사용 가능한 기술을 개발하는 것이다. 

연구 개발 과정에서 점차적인 Scale-up을 통해 얻어진 운영노하우 및 막제조 방법 등을 적용해 최종적으로 상용급 시스템을 제작하고 실제 제조사업장에 설치해 장기운전을 통해 실증화를 완료할 예정이다. 또한 설계패키지 확보해 수출제품화를 추구할 예정이다.

성공적 개발을 통해 연간 2만4,230톤의 미세먼지 감축효과를 얻을 수 있을 것으로 예상하며 SOx 배출 사업장의 배출부과금 절감 효과, 유안비료 판매에 따른 부가 수익 등 환경·경제적 측면에서 수익을 창출할 것으로 예상된다. 또한 SOx 및 CO₂제거가 필요한 사업장에 새로운 기술로 자리 잡아 막대한 시장 창출이 가능할 것으로 예상된다. 

선진환경의 관계자는 “이번 기술은 탈황효율, 운전비, 소요부피 등 전체적으로 기존의 방식보다 매우 우수한 기술”이라며 “향후 신규 설치 수요 사업장이나 증설이 필요한 사업장에 적용될 것으로 기대돼 국내 대기 중 초미세먼지 저감에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.