미세먼지 90% 잡는 복합집진기 개발!
미세먼지 90% 잡는 복합집진기 개발!
  • 김해림 기자
  • 승인 2019.03.04 12:01
  • 댓글 0
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2018년 한 해는 미세먼지 때문에 맑은 하늘을 보기가 어려웠던 해였습니다. 특히 지난 10월과 11월에는, 장기간 대기가 정체된 데다 겨울을 부르는 북서풍이 불기 시작하면서, 전국의 미세먼지 농도가 세계보건기구(WHO) 권고치의 훌쩍 넘길 정도로 중국발 미세먼지가 더욱 기승을 부렸죠.


-이 기사는 초등 잡지 <톡톡> 12월호에 실린 내용입니다.
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우리나라 사람들이 미세먼지의 심각성을 인지하기 시작한 최근 5년 간, 이제는 아침에 일어나 창문을 열어 공기 질을 눈으로 보고, 일기예보에서 나오는 미세먼지 농도를 체크하는 것이 일상이 돼 버렸는데요. 365일 마스크와 공기청정기가 필수가 된 시대, 예전처럼 청정한 공기 속에서 마음껏 숨 쉴 수 있던 날은 영영 돌아오지 않는 걸까요?

 

‘발암물질’ 미세먼지, 온몸 돌아다니며 치명적인 질병 일으켜
미세먼지는 공장이나, 자동차, 가정 등에서 사용하는 화석연료가 연소될 때 발생하는 오염물질입니다. 거기에 독성 중금속과 박테리아, 그 외 각종 화학물질들이 뒤섞여 있어요.

너무나도 작아서 코나 입에서 걸러지지 않고 바로 체내에 들어온 미세먼지는 폐뿐만 아니라 혈관을 타고 온몸 구석구석을 돌아다니며 암이나 동맥 질환, 치매 등 각종 치명적인 질병을 일으킵니다.

또한 몸 밖에서는 피부 모공으로 들어와 가려움증, 여드름, 아토피나 피부염 탈모 등을 일으키고, 눈은 결막염, 귀는 중이염 등 미세먼지가 닿은 부위는 어디든 염증이 일어날 수 있습니다. 미세먼지는 특히 어린이나 임산부, 노인 등에게 극심한 피해를 입혀요. 이러한 미세먼지의 유해성을 인식한 WHO는 2013년 10월 17일, 미세먼지를 ‘1급 발암물질’로 규정했습니다.

닿지 않는 것만이 최선, 미세먼지 배출 자체를 줄여야 한다!
미세먼지에 노출되지 않으려면 미세먼지와 접촉하지 않는 것 말고는 다른 방법이 없어요. 부득이 외출할 시에는 반드시 KF 인증을 받은 미세먼지 전용 마스크를 꼼꼼히 착용하고, 집으로 돌아오면 반드시 몸을 깨끗이 씻어야 합니다. 이 말은 즉, 애초에 미세먼지를 발생시키지 않으면 우리가 이런 고생을 할 필요도 없다는 말입니다.

이런 가운데 국내 연구진들이 입자와 가스 형태를 띠고 있는 다양한 초미세먼지를 90% 이상 제거하는 기술을 개발했다는 소식이 들려왔는데요. 지난 10월 29일 국가과학기술연구회 FEP융합연구단은 각종 연료를 태우는 과정에서 발생하는 초미세먼지를 제거하는 복합 기술을 개발했다고 밝혔어요.

국내 연구진, 효율 높이고 실용화 가능한 초미세먼지 집진기술 개발!
기존에 화력발전소 등 공장에서 사용되는 집진기는 ‘원심력’을 이용해 원통형 모양의 구조를 빠르게 회전시켜 내부 공기에 있는 먼지가 원통 밖으로 분리되게 하는 ‘사이클론’과 한 번 더 필터로 미세먼지를 걸러내는 ‘백필터’ 형태가 결합돼 있습니다. 그런데 사이클론은 새어나가는 공기가 많아 내부 압력이 많이 떨어지고, 이에 따라 에너지 손실이 높아진다는 단점이 있었어요.

하지만 심준목 FEP융합연구단 책임연구원(에너지연 청정연료연구실 책임연구원)팀은 사이클론의 벽을 이중으로 만들어 압력의 손실을 70% 이상 줄이고, 여기에 고성능 필터를 추가로 달아 미세먼지를 두 번에 걸쳐 90% 이상 제거하는 방법을 개발했습니다.

1차로 사이클론에서 미세먼지의 70% 이상이 제거된 상태기 때문에, 이후 필터를 사용할 때 가장 문제가 되는 먼지에 의한 필터 막힘 현상이 사라지고 필터 수명도 두 배나 늘어나는 부수적인 효과를 얻을 수 있었어요. 이렇게 만들어진 집진장치는 크기가 기존 집진장치의 2분의 1 수준으로 작습니다.

또 길상인 FEP융합연구단 책임연구원(기계연 환경기계연구실 책임연구원)팀은 흔히 ‘2차 초미세먼지’라고 불리는 가스 형태의 초미세먼지를 제거하는 기술을 개발했습니다.

보통은 대기 중 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 농도를 제거하기 위해 액체 상태의 환원제를 분사하는 방법을 사용했지만, 화학 반응 속도가 느리다는 단점이 있었습니다. 이에 연구팀은 환원제를 분사하는 방법을 개선했어요. 높은 온도의 연소 가스와 스팀을 이용해 환원자를 저분자 형태의 기체로 뿌리는 방식을 개발한 것입니다.

실험 결과 NOx와 SOx 제거 효율이 기존보다 50% 이상 개선된다는 사실을 확인했어요. 또 연소 과정에서 생기는 수분을 모아 오염물질 제거 공정에 재사용해, 물이 부족한 지역에서도 활용할 수 있게 했답니다.

연구팀은 이 집진기술을 국내에 500기 정도 존재하는 폐기물 에너지자원화 설비에 우선 보급할 계획이며, 화력발전소에도 활용하기 위해 발전사들과 논의 중인데요. 중국 석탄 연소 설비에도 적용할 수 있도록 국내 환경전문기업, 중국 현지기업과도 협의 중이라고 합니다.

여러 단계를 복합적으로 활용해 효율을 높이고 실용화가 가능한 초미세먼지 및 유발물질 제거 기술이 확보된 만큼, 초미세먼지 배출량 중 32%를 차지하는 산업시설과 배출량의 19%를 내뿜는 화력발전소 공정에 적용할 경우 초미세먼지 배출량을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.



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