미세먼지 품은 유해가스 물 속 작은 기포로 만들어 없앤다

2020.07.20 18:47
조형태 한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹 선임연구원과 송호준 그룹장, 김정환 선임연구원 연구팀은 정재억 한국이엔지 대표와 함께 배기가스를 물속에서 공기 방울 형태로 바꿔 먼지와 원인물질을 동시에 제거하는 ‘마이크로버블 시스템’을 개발했다. 한국생산기술연구원 제공
조형태 한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹 선임연구원(왼쪽 세번째)과 송호준 그룹장(왼쪽 네번째), 김정환 선임연구원(왼쪽 첫번째) 연구팀은 정재억 한국이엔지 대표와 함께 배기가스를 물속에서 공기 방울 형태로 바꿔 먼지와 원인물질을 동시에 제거하는 ‘마이크로버블 시스템’을 개발했다. 한국생산기술연구원 제공

미세먼지와 미세먼지를 유발하는 유해가스를 물속에 미세 공기방울로 주입해 적은 비용으로 제거하는 기술이 개발됐다.

 

조형태 한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹 선임연구원과 송호준 그룹장, 김정환 선임연구원 연구팀은 ‘한국이엔지’와 함께 공장에서 나오는 배기가스를 물속에서 공기 방울 형태로 바꿔 배기가스 속 미세먼지와 미세먼지 원인물질을 동시에 제거하는 ‘마이크로버블 시스템’을 개발했다고 20일 밝혔다.

 

미세먼지는 대기 중에 직접 배출되기도 하지만 질소산화물이나 황산화물과 같은 원인물질이 만드는 2차 미세먼지가 전체 배출량의 72%를 차지할 정도로 많다. 미세먼지 저감을 위해 정부는 올해 1월부터 먼지는 지난해보다 배출혀용 기준을 33%, 황산화물은 32%, 질소산화물은 28% 높여 규제했다. 산업계는 원인물질마다 저감 설비를 각각 설치해 가동하고 있으나 규제가 강해질수록 처리 비용이 늘어나고 있다.

 

가스를 물속에 넣어 수 마이크로미터(㎛·100만 분의 1m) 크기의 방울로 바꾸는 마이크로버블 기술이 주목받고 있다. 황산화물과 질소산화물 같은 가스는 이를 녹일 수 있는 첨가제를 담은 물로 녹여 없애는 게 가장 값싼 방법 중 하나다. 이때 기포가 작을수록 황산화물과 질소산화물이 물과 닿는 표면적이 넓어져 녹여 없애기 유리하다. 기포가 작으면 정전기도 크게 작용해 가스 속 미세먼지도 물에 더욱 잘 달라붙어 제거된다. 하지만 마이크로버블을 만들 땐 고온과 고압의 가스를 물속에 강한 압력으로 밀어넣는 ‘압송’ 방식이 필요한 점이 문제였다. 황산화물과 질소산화물 가스는 부식성이라 고온과 고압일 때 압력을 가하는 장치인 압축기를 부식시키는기 때문이다.

 

한국이엔지가 개발한 흡송 기술은 빨아들인 공기가 물을 통과해 나올때 부딪히게 함으로써 미세기포를 만들어낸다. 한국생산기술연구원 제공
한국이엔지가 개발한 흡송 기술은 빨아들인 공기가 물을 통과해 나올때 부딪히게 함으로써 미세기포를 만들어낸다. 한국생산기술연구원 제공

울산지역 중소기업인 한국이엔지는 압송 방식과 반대로 배출구에 송풍기를 달아 가스를 빨아들이면서 공기가 물을 통과해 나올때 구조물에 부딪히게 해 물과 충돌을 강하게 일으키며 방울을 만드는 흡송 방식을 개발했다. 이 기술은 2008년 환경부 신기술 인증을 받기도 했다. 연구팀은 이 기술을 미세먼지 저감에 활용하기로 했다. 연구팀은 노하우로만 마이크로버블을 만들어내던 한국이엔지의 기술을 고성능 카메라와 영상분석 인공지능(AI)을 활용해 10~50㎛ 크기로 일정하게 만들어내는 것을 검증했다. 이어 유체의 흐름을 계산해 장치 속 물의 높이와 기체 흡입량, 기포의 크기 등 황산화물과 질소산화물, 미세먼지를 모두 없애는 이상적인 운전조건을 찾아냈다.

 

연구팀과 한국이엔지는 분당 1만 l의 배기가스를 물속에 통과시켜 미세먼지와 질소산화물, 황산화물을 동시에 저감하는 시제품을 지난해 11월부터 개발했다. 이를 통해 제작한 시제품을 올해 4월 울산 제지업체 ‘무림P&P’에 시범 설치했다. 첫 테스트에서 먼지 99.9%, 황산화물 99%, 질소산화물 91.9%를 저감하는 데 성공했다.

 

조 선임연구원은 “한국이엔지가 보유한 마이크로버블 원천기술을 생기원이 미세먼지 저감에 활용할 수 있도록 기술지원해 만든 성과”라며 “이산화탄소를 비롯한 온실가스와 공장 악취를 만드는 휘발성 유기화합물 저감에도 활용할 수 있도록 후속 공동연구를 진행할 것”이라고 말했다.

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