공장에서 나오는 초미세먼지, '물' 뿌려 잡는다
공장에서 나오는 초미세먼지, '물' 뿌려 잡는다
  • 강지희
  • 승인 2019.12.06 16:00
  • 조회수 2603
  • 댓글 0
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초미세먼지(PM2.5)와 극초미세먼지(PM1.0)는 국내의 경우 발전·산업 분야에서 주로 배출되는데요. 한국에너지기술연구원에서 화력발전소 배출 가스에 포함된 1.0㎛(마이크로미터) 이하의 먼지를 90% 이상 제거할 수 있는 '하이브리드 정전 분무 습식 전기집진기'을 개발했다고 합니다. 초미세먼지와 극초미세먼지를 세계 최고 수준으로 저감할 수 있는 기술로, 현재 실증까지 완료한 상태라고 합니다.

 

먼지와 미세먼지, 그리고 PM

모든 먼지를 털어내보자! 출처: pixabay
모든 먼지를 털어내보자! 출처: pixabay

 

먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데요. 먼지는 석탄 · 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장 · 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생합니다. 먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분합니다. 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 초미세먼지(PM2.5)로 나뉩니다. PM10은 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기입니다. PM2.5는 머리카락의 약 1/20 ~ 1/30에 불과할 정도로 매우 작습니다. 

 

물 분사해 초미세먼지 잡는다?!

고하전 미세 물 액적의 분사 모습.
고하전 미세 물 액적의 분사 모습. 출처: 한국에너지기술연구원

연구진은 습식 전기집진기에 '정전분무 기술'을 도입했습니다. 기존의 전기집진기로 제거할 수 없었던 초미세먼지와 탈황 공정 중에 만들어지는 초미세 석고 입자의 배출을 함께 저감시키기 위함이었죠.

 

정전분무란 분무 시 노즐을 통과하는 액체에 양(+), 음(-)의 고전압을 공급함으로써 액체 속의 이온이 표면으로 이동하며 수십 마이크로미터 크기의 미세한 액적(물 덩어리)으로 변화시키는 기술을 말합니다. 

정전분무를 이용한 습식 전기집진기. 출처: 한국에너지기술연구원
정전분무를 이용한 습식 전기집진기. 출처: 한국에너지기술연구원

연구팀은 이 기술을 대부분의 산업 분야에서 널리 사용되는 사이클론 집진기에 적용했습니다. 해당 기술은 집진기 내부에 수 킬로볼트(kV)의 높은 전하량을 띄는 미세 물 액적을 분사시킵니다. 여기서 10㎛(마이크로미터) 이상의 미세먼지는 원심력과 중력 침강을 일으키게 됩니다. 그 결과 10㎛ 이하의 초미세먼지는 정전기적 인력과 이온 응집에 의해 집진될 수 있다고 합니다.

기존 건식 전기집진기와 정전분무 집진기의 미세먼지 포집성능 차이. 출처: 한국에너지기술연구원

기술 개발 이후 연구진은 약 4개월간 한국중부발전 보령발전본부 1발전소에서 실증 연구를 진행했는데요. 연구 결과 연소 이후에 배출되는 초미세먼지와 탈황 공정에서 추가로 생성되는 초미세 석고 입자를 세계 최고 수준(PM2.5 97%, PM1.0 95%)으로 저감했습니다.

최종원 박사.
최종원 박사. 출처: 한국에너지기술연구원

연구책임자인 에너지절약연구실 최종원 책임연구원은 "정전 분무 기술은 초미세먼지 외에 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물 등 가스 상 먼지를 높은 효율로 저감시키면서도 폐수 발생량을 최소화시킬 수 있는 기술이다"며 "상용 중인 집진기에 비해 설치 면적이 작고 용액의 사용량이 매우 적어 국내 환경 분야의 미래가치 사업으로 부각 될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.


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