"화력발전소 미세먼지 배출농도 10배 이상 향상"…"60여 곳 전체 설치는 시간 문제&quot...

[이데일리 이연호 기자] “기존 방식의 화력발전소 습분제거기 대비 미세먼지 배출농도를 10배 이상 향상할 수 있는데다 가격도 절반 밖에 들지 않습니다”

김용진 한국기계연구원 환경시스템연구본부 환경기계연구실 책임연구원이 21일 경기도 과천시 과학기술정보통신부 브리핑실에서 ‘화력발전소 미세먼지 배출농도 1㎎ 이하까지 잡는 친환경 정전 습분제거장치 개발’ 성과에 대해 발표하고 있다. 사진=이연호 기자.

김용진 한국기계연구원 환경시스템연구본부 환경기계연구실 책임연구원은 21일 경기도 과천시 과학기술정보통신부 브리핑실에서 가진 ‘화력발전소 미세먼지 배출농도 1㎎ 이하까지 잡는 친환경 정전 습분제거장치 개발’ 성과에 대한 브리핑에서 이 같이 밝혔다.

한국기계연구원이 두산중공업과 함께 화력발전소의 탈황장치 최종단에서 배출되는 미세먼지를 입방미터당 0.5㎎ 이하까지 제거하는 EME(Electrostatic Mist Eliminator·고효율 정전 습분제거기)를 개발했다.

화력발전소 굴뚝 전단의 탈황설비에 기존 장비보다 간편하고 경제적으로 설치할 수 있으며 미세먼지는 물론 하얗게 발생하는 습분 연기 제거 효율도 10배 이상 향상시킨 친환경 설비라는 게 김 연구원의 설명이다.

기계연 환경시스템연구본부 환경기계연구실 김용진 책임연구원 연구팀은 ME(Mist Eliminator·습분제거기)에 고유속용 강체방전극과 전기집진 방식을 조합한 EME 방식으로 오염물질 제거 효율을 10배 이상 향상시켰다. 오염물질 입자에 전기를 걸어주고 한 곳으로 모이게 해 제거하는 원리다.

이번에 새로 개발된 EME 방식을 적용하면 FGD(Flue Gas Desulfurization·탈황설비) 상부의 ME를 EME 방식으로 교체하는 것만으로 미세먼지 배출농도를 0.5㎎ 이하까지 줄일 수 있는 최초의 기술이다.

기존화력발전소의 굴뚝에는 배출가스를 처리하기 위해 FGD가 장착돼 있으며 이 상단부에 ME를 설치해 오염물질 입자를 강하게 회전시키는 원심력 방식이나 파이프를 따라 충돌하면서 제거되는 관성충돌 방식으로 오염물질 입자를 제거하고 있다. 하지만 20㎛ 이하의 크기가 작은 입자는 제대로 걸러내지 못한다는 한계가 있었다. 이때 제거하지 못한 오염물질을 제거하기 위해서는 FGD 외에 고가의 습식전기집진기를 추가 설치해야 해 경제적 부담이 컸다.

EME 방식을 적용하면 별도의 습식전기집진설비 없이 FGD에 EME 설비를 추가하는 것만으로 발생하는 미세먼지를 0.5㎎/N㎥ 이하 농도로 줄일 수 있다. 이는 세계 최고 수준의 엄격한 배출기준 5㎎/N㎥ 대비 1/10에 불과하다.

김 연구원은 “현재 두 곳의 발전소에서 이번에 개발한 설비 설치에 관심을 보이고 있다”며 “한 두곳이 설치하면 우리나라의 60여개 석탄발전소 전체가 앞다퉈 설치에 동참할 것으로 예상된다”고 말했다. 그는 이어 “올해 아니면 내년 초까지 상용화가 가능할 것으로 본다”며 “발전소 입장에서는 미세먼지 배출농도 절감 정도에 따라 정부에서 인센티브를 받을 수 있고 경영평가 성적도 높아지기 때문에 설치 확산은 시간 문제”라고 강조했다.

기계연은 두산중공업과 함께 국내 석탄화력발전소에 적용 할 수 있는 실물 크기 모듈의 파일럿 EME를 창원공장에 설치해 성공적으로 실험을 완료했다. 아울러 500㎿급 EME 상용화 설계를 완료해 주요 발전사와 함께 가동된 지 오래된 석탄화력발전소를 위주로 실증에 착수할 계획이다.

화력발전소 FGD(탈황장치) 끝단의 ME(습분제거기)의 작동원리를 나타낸 그림. 현재 국내 대부분의 석탄화력발전소는 관성충돌식을 적용하고 있는데 이는 3-5㎎ 수준 이하의 미세먼지는 걸러내는 데 한계가 있었다. EME 방식을 적용하면 미세먼지를 0.5㎎ 수준까지 제거할 수 있다. 그림=기계연.

김용진 연구원은 “개발된 EME는 기존의 수에서 수십 ㎎ 이상의 석탄화력 발전소 미세먼지 배출농도를 LNG 가스 발전소 배출 수준으로 청정하게 하는 세계적인 환경장치 기술”이라며 “대용량 발전소 환경 개선은 물론 중소 일반 산업용 미세먼지 저감장치로도 활용해 국내 미세먼지 저감에 기여할 수 있기를 기대한다”고 말했다.

두산중공업 송용진 전략·혁신부문장은 “기계연과 개발한 EME는 최근 정부의 국내 미세먼지 배출량 30% 감축 목표를 달성할 수 있는 효과적인 대안이 될 수 있다”며 “앞으로도 기존 화력발전소의 환경문제를 개선할 수 있는 친환경기술 개발을 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.

이번 성과는 기계연이 과학기술정보통신부의 지원을 받아 주요사업으로 습식미스트제거 원천기술 개발에 성공했으며 기계연과 두산중공업이 함께 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 ‘청정화력핵심기술개발사업’ 지원을 받아 대형 석탄화력발전소 실용화 연구를 수행했다.

한편 최근 정부는 국내 미세먼지 배출량을 오는 2022년까지 지난 2014년 대비 30% 줄이는 것을 목표로 ‘미세먼지 관리 종합대책’을 시행하고 있다. 환경부는 전국 화력발전소 굴뚝의 배출가스를 실시간 측정해오고 있으며 기준치 이상 배출 시 발전소 운전을 바로 정지시킬 수 있다.