- ‘질소산화물 흡수액 기술’로 녹색기술 인증 획득

- 금속착화합물 흡수액을 이용해 질소산화물, 황산화물 및 수용성 악취가스 동시 제거 가능

- 녹색기술 인증으로 친환경 기술력 입증, 향후 흡수액 재생 공정 개발로 경제성 향상 기대

□ 국내 연구진이 사계절 불청객이 된 미세먼지의 주범인 질소산화물과 황산화물 그리고 악취까지 쏙쏙 제거할 수 있는 친환경 기술을 개발해 인증까지 획득했다.

■ 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 청정연료연구실 윤형철 박사 연구진(김선형, 조강희 박사)은 습식 세정설비를 이용해 질소산화물, 황산화물 및 수용성 악취유발물질을 동시에 처리하는 기술로 녹색기술 인증*을 획득했다고 밝혔다.

* 녹색기술인증: ‘저탄소 녹색성장 기본법’에 의거해 신재생에너지, 탄소저감, 청정생산 기술 등 녹색 산업분야 관련 기술을 인증해주는 제도로, 과학기술정보통신부 산하 한국산업기술진흥원이 전담하고 있다.

○ 연소산업, 제철산업 등에서 많이 배출되는 질소산화물과 황산화물은 대기오염 물질이며, 초미세먼지 생성의 2차적 원인이다. 현재 미세먼지 배출에 대한 환경 기준이 더욱 강화되고 있어, 질소산화물과 황산화물의 제거는 필수적이다.

□ 대기오염물질 감축을 위해 활용된 기존의 선택적환원촉매*는 고가의 촉매를 사용하고 배가스가 저온일 경우 300℃ 이상으로 가열이 필요해 높은 운전비, 유지비용이 발생한다. 또한 산화 기반 질소산화물 흡수 공정**의 경우 사용되는 흡수액이 고가이며, 질산폐수를 발생시켜 경제적이고 환경적 요건을 만족하는 기술이 필요하다.

* 선택적환원촉매(Selective Catalytic Reduction,SCR): 화석연료의 사용에 따라 발생하는 질소산화물(예: NO, NO2 등 통칭 NOx, 산성비, 광화학적 스모그 등의 문제를 발생시키는 유해물질)을 대기중으로 배출되기 전에(배출후단에서) N2와 O2 등 유해하지 않은 물질로 전환시키는 환경설비를 의미한다.

** 산화 기반 질소산화물 흡수 공정: 산화제, 오존 등을 사용하여 일산화질소를 이산화질소로 산화시킨 후 흡수하는 방식

■ 이에 연구진은 항산화력이 강하고 흡수 성능이 뛰어난 금속착화합물 기반의 수용액으로 100℃ 미만의 저온에서도 배기가스 내 질소산화물, 황산화물 및 수용성 악취가스를 동시에 고효율로 제거 가능한 경제성과 환경성을 갖춘 흡수액을 개발했다.

□ 배출되는 질소산화물은 대부분 일산화질소(연소공정의 경우 90% 이상)로 구성되어 있으며, 물에 잘 녹지 않는 일산화질소를 제거하는 기술이 흡수 공정의 핵심이다.

□ 연구진이 개발한 금속착화합물 흡수액은 물에 용해된 금속이온과 리간드의 배위결합을 통해 제조할 수 있다. 제조된 금속착화합물 흡수액은 일산화질소를 산화과정 없이 금속이온에 직접 결합시켜 제거하므로 경쟁 기술인 산화 기반 흡수액 대비 질산 폐수 발생을 최소화 할 수 있다.

□ 기존에 연구되고 있는 금속착화합물은 산소에 노출되었을 경우 쉽게 흡수 성능을 잃어버리는 단점이 있다. 그러나 개발된 흡수액은 높은 일산화질소 선택성과 항산화력을 동시에 갖추고 있기 때문에 고농도의 산소 조건에서도 고효율의 제거성능을 유지할 수 있다.

□ 실제 녹색기술 인증 과정에서 ㈜벨이앤씨(대표이사 이환영, 연구소장 노학재)에서 개발한 파일럿 규모의 흡수 공정에 적용 시, 고농도의 산소(21%)를 포함하는 유입가스 조건에서도 98% 이상의 황산화물 및 85% 이상의 질소산화물을 제거하는 성능을 보였다.

■ 이번 연구성과는 2018년부터 수행한 연구원의 주요사업을 통해 개발한 흡수액을 활용해 중소기업의 습식 세정설비에 적용한 사례이다. 연구진은 향후 금속착화합물 흡수액 기반 배가스 처리기술의 경제성 확보의 핵심인 흡수액 재생기술을 집중적으로 개발할 계획으로 향후 2년 내 파일럿 플랜트 운전을 통해 검증 후 사업화할 예정이다.

□ 금속착화합물 흡수액을 이용한 흡수-재생 통합 시스템 개발에서 재생을 통한 흡수액 재사용이 가능하게 되면 비용의 대부분을 차지하는 흡수액 시약 비용을 대폭 절감가능하다. 또한 흡수액 보충 없이 장시간 운전이 가능하기 때문에 경제성 확보가 용이하며, 제철산업, LNG, 연소시설, 전자산업, 선박 등 질소산화물을 배출하는 다양한 사업장에 적용 가능할 것으로 예상하고 있다.

■ 연구책임자인 윤형철 책임연구원은 “처리비용과 기존의 상용기술에 비해 경쟁력이 높아 조기에 기술 상용화가 가능할 것이기에 국가 녹색성장에 크게 기여할 것으로 기대한다.”고 말했다.

□ 한편 이번 연구는 중소벤처기업부 중소기업기술정보진흥원의 선도연구기관 협력기술개발사업의 일환으로 수행됐으며, 주관기관인 한국에너지기술연구원이 인증기술의 핵심인 흡수액을 개발하고 참여기관인 ㈜벨이앤씨는 흡수-세정 통합처리시스템을 개발했다.