푸른 하늘과
맑은 공기를 더하다
일체형 촉매필터
시스템 개발
Catalyst filter System

미세먼지와 질소산화물을 동시에 제거하는
일체형 촉매필터 시스템 개발

“이번에 개발하여 운용 중인 일체형 촉매필터 시스템은 디젤 연료 발전기에서 배출되는 질소산화물과 미세먼지를 동시에 제거하는 기술입니다. 특히 100% 국내기술로 우리가 최초로 개발한 디젤엔진 오염물질 저감장치라는 점에서 의미가 큽니다.”
이번 시스템 개발의 주역인 한전 전력연구원 에너지환경연구소 엄용석 연구원이 밝은 표정으로 시스템을 설명하고 있다. 질소산화물은 질소와 산소의 화합물로, 연소 과정에서 공기 중의 질소가 고온에서 산화되면서 발생하는 오염물질이다. 이것은 산성비의 원인이 될 뿐만 아니라 식물 고사 등을 일으키는 것으로 알려져 주요 선진국에서도 대기 오염물질로 규정하여 규제하고 있다.

“이 기술은 기존 탈질 촉매와 먼지 필터를 통합한 시스템으로 디젤발전소에서 배출하는 미세먼지와 질소산화물을 90% 이상 동시에 제거할 수 있습니다. 또한 오염물질을 배출 허용 기준의 3분의2 이하로 획기적으로 줄이는 것으로 확인되고 있습니다.”
현재 실증 중인 연평도에서는 이 시스템이 설치되면서 공기의 질뿐 아니라 연평도 주민의 생활 건강 개선에도 큰 도움이 줄 것으로 기대하고 있다.
한전이 이번에 개발한 시스템은 미세먼지를 줄이기 위한 기술개발에 지속적인 노력을 기울인 땀의 결과다. 일체형 촉매필터 시스템의 기반이 된 촉매필터는 지난 2017년 제네바 국제발명전시회 금상과 함께 대만발명협회, 크로아티아발명협회, 태국 국립연구협회 특별상 등 총 4개의 상을 수상할 정도로 이미 인정받은 기술이다. 기술 개발을 담당한 엄용석 연구원을 비롯한 연구팀은 발상의 전환으로 이 기술을 일체형 촉매필터 시스템으로 발전시키는 성과를 일궈냈다.
연구팀은 공간이 좁은 섬 발전소의 현장 여건과 미세먼지 감축 목표를 해결해야 한다는 숙제를 갖고 고민하다 먼지필터와 탈질촉매 공정을 통합하는 일체형에서 해답을 찾았다. 일체형 촉매필터는 설비 크기를 30% 이상 줄여 ‘산화촉매 → 필터 → 탈질촉매’로 이뤄진 기존의 공정에서 필터 및 탈질촉매를 한 단계로 통합함으로써 공간적 제약을 넘어서는 것은 물론 운영비도 크게 줄이는 효율성을 얻게 되었다.
전 세계가 오염물질을 줄이기에 힘을 쏟는 가운데 우리나라도 2022년까지 국내 미세먼지 배출량을 30% 감축하기 위해 집중적인 노력을 기울이고 있다. 지난 2019년 5월 발전부문의 대기오염 물질 배출 환경규제를 강화하는 정책도 그 선상에서 나왔다. 섬 지역에 설치된 발전용량 1.5MW 이상인 디젤 발전기관도 새롭게 규제대상에 포함된 것이다. 섬 지역의 안정적인 전력 공급을 위해 한전이 운영 중인 디젤발전기는 백령도를 비롯한 65개의 섬에 약 200여 기가 설치되어 있고, 발전량은 90MW에 이른다. 오는 12월까지 연평도에서의 시스템 실증을 마친 후 이 시스템이 도입되면 아름다운 섬의 하늘이 더욱 푸르러지게 될 것이라는 게 연구팀의 기대다. "촉매필터 시스템은 디젤엔진을 사용하는 선박과 비상발전기가 있는 건물 등에도 설치가 가능하기 때문에 신규시장 발굴과 함께 사업화도 적극 추진할 예정입니다. 우선은 발전 엔진을 사용하는 선박이 가장 큰 시장이 될 것으로 내다보고 있습니다."

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  촉매필터 시스템 중 일부.
  미세먼지와 질소산화물의 90%를 동시에 제거한다.

  

  촉매필터 시스템을 모니터링 하는 김정현 씨

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  촉매필터 시스템 설비를 살피는 엄용석 연구원

실제로 국내외 디젤기관에 대한 규제가 강화됨에 따라 세계적으로 미세먼지와 질소산화물 배출 저감장치에 대한 수요가 증가하고 있는 상황이다. 엄용석 연구원은 특히 이번에 개발한 컴팩트형 미세먼지 질소산화물 동시처리 촉매필터 기술은 도서지역, 선박, 빌딩 등 환경설비 설치 공간이 협소한 곳에서 주목받을 것으로 기대한다고 말한다.
"저희 팀은 꽤 오랜 기간 환경 촉매와 공정 개발 분야에 대한 연구를 진행하여 왔습니다. 특히 발전소에서 배출되는 질소산화물 등 대기 오염물질 저감 촉매 설계와 관련 제품의 제조, 평가, 시스템 기본설계, 운영기술에 관한 노하우를 모두 보유하고 있습니다."
오염물질 없는 더욱 깨끗한 전기를 만들어내기 위한 친환경 기술을 개발하고 있는 이들은 안정적 전력수급을 위한 친환경 기술개발이 국내뿐 아니라 국외에서도 인정받는 사업이 될 수 있도록 연구 역량을 집중하고 있다.
지속 가능한 미래, 아름다운 지구별을 지키는 일은 어느 누구의 일이 아닌, 우리 모두가 함께 해야 할 일이다. 이들이 흘리는 땀방울이 오늘도 건강하고 깨끗한 미래를 열어가는 든든한 밑거름이 되고 있다.