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화력발전소 미세먼지 0.5mg까지 확 줄이는 친환경 설비 개발

중앙일보 2019.05.21 14:01
화력발전소에서 발생하는 미세먼지 배출농도를 배출 기준의 10분의 1 수준까지 제거할 수 있는 친환경 설비가 개발됐다. 한국 기계연구원(이하 기계연)과 두산중공업이 공동으로 개발한 ‘고효율 정전 습분제거기(EME)’가 그것이다. 기계연은 21일 화력발전소에서 발생하는 미세먼지를 1㎥당 0.5㎎ 수준까지 제거할 수 있는 EME 개발에 성공했다고 밝혔다.
 

기계연·두산중공업, EME 공동개발 성공
전기력 이용해 미세먼지 모은 후 제거해
배출기준치 1㎥당 5mg의 10분의 1 수준
화력발전소 미세먼지 배출량, LNG급으로

화력발전소에서 배출되는 미세먼지를 줄이는 데는 주요 미세먼지 원인 물질인 질소와 황을 제거하는 탈질ㆍ탈황 설비를 설치하는 것이 핵심이다. 이번 기계연과 두산중공업이 공동으로 개발한 EME 설비는 탈황설비에 부착돼 20마이크로미터 이하의 먼지를 제거하는 역할을 한다. 사진은 흰 수증기를 뿜고 있는 당진 화력발전소 전경. [중앙포토]

화력발전소에서 배출되는 미세먼지를 줄이는 데는 주요 미세먼지 원인 물질인 질소와 황을 제거하는 탈질ㆍ탈황 설비를 설치하는 것이 핵심이다. 이번 기계연과 두산중공업이 공동으로 개발한 EME 설비는 탈황설비에 부착돼 20마이크로미터 이하의 먼지를 제거하는 역할을 한다. 사진은 흰 수증기를 뿜고 있는 당진 화력발전소 전경. [중앙포토]

기존 화력발전소의 굴뚝에는 미세먼지의 주요 원인 물질인 아황산가스 등을 제거하는 탈황설비(FGD)가 설치돼 있었다. 또 FGD의 상단부에는 습분제거기(ME)를 설치해 원심력 방식 혹은 관성충돌 방식으로 오염물질 입자를 추가로 제거하도록 해왔다. 원심력 방식은 오염물질 입자를 강하게 회전시킨 후 이를 벽면에 충돌시켜 제거하는 방식이다. 또 관성충돌 방식은 관성력을 이용해 파이프 벽면에 오염물질 입자를 충돌시켜 제거하는 방식이다. 기존 국내 화력 발전소의 약 90%는 관성충돌 방식을 이용해왔다.
 
새로 개발된 EME(맨 왼쪽)는 기존의 관성충돌식과 원심력 방식과 달리 전기를 이용해 오염물질 입자를 포집ㆍ제거한다. [그래픽제공=한국기계연구원]

새로 개발된 EME(맨 왼쪽)는 기존의 관성충돌식과 원심력 방식과 달리 전기를 이용해 오염물질 입자를 포집ㆍ제거한다. [그래픽제공=한국기계연구원]

기존 FGD와 ME는 20μm 이하의 크기가 작은 입자는 제대로 걸러내지 못한다는 한계가 있었다. 연구진은 “(기존과 달리) 오염물질 입자에 전기를 걸어주고 이를 한 곳으로 모아 제거하는 EME 방식을 이용하면 오염물질 제거 효율이 10배 이상 향상된다”며 “이는 세계에서 가장 엄격한 배출기준인 5㎎/㎥의 10분의 1 수준”이라고 밝혔다.
 
이 같은 수준으로 미세먼지 제거 효율을 올리려면 기존 고가의 ‘습식전기집진기’를 별도로 설치해야해 경제적 부담이 컸다. 그러나 EME를 설치하면 그럴 필요가 없다. 특히 기존 기술은 높이 10m 이상의 대형 부대설비가 필요하지만, 해당 EME 기술은 5m 이하로 부대설비가 대폭 줄어들어 설치 공간과 비용을 50% 이상 절약할 수 있다.
 
기계연과 두산중공업은 국내 석탄화력발전소에 적용할 수 있는 실물 크기의 파일럿 EME 모듈을 창원공장에 설치해 성공적으로 실험을 완료했다. [사진 한국기계연구원]

기계연과 두산중공업은 국내 석탄화력발전소에 적용할 수 있는 실물 크기의 파일럿 EME 모듈을 창원공장에 설치해 성공적으로 실험을 완료했다. [사진 한국기계연구원]

연구를 진행한 김용진 기계연 환경시스템연구본부 환경기계연구실 책임연구원은 “개발된 EME는 1㎥당 수십㎎에 달하던 기존 석탄화력발전소 미세먼지 배출농도를 액화천연가스(LNG) 발전소 배출 수준으로 줄인 것”이라며 “대용량 발전소와 중소 산업용 발전소에서도 활용할 수 있는 만큼 국내 미세먼지 저감에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
 
한편 정부는 2022년까지 미세먼지 배출량을 2014년 기준 35.8% 감축하는 것을 목표로 미세먼지 관리 종합대책을 시행 중이다. 이에 기계연과 두산중공업은 국내 석탄화력발전소에 적용할 수 있는 실물 크기의 파일럿 EME 모듈을 창원공장에 설치해 성공적으로 실험을 완료했다. 또 500㎿급 EME 상용화 설계도 완료해 향후 노후 석탄화력발전소를 위주로 실증에 착수할 계획이다.
 
허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr
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