火電이 내뿜는 미세먼지, 정전기로 99%까지 없앤다

火電이 내뿜는 미세먼지, 정전기로 99%까지 없앤다

송원형 기자

입력 : 2017.01.10 03:00

[친환경 기술 어디까지 왔나]

- 습식 전기집진 기술 각광
건식은 해머로 먼지 털어내지만 습식은 물흘려 씻겨 내려가게 해… 건식보다 제거율 4%p 높아

- 차세대 'CO₂ 분리막' 기술
배기가스, 분리막 통과시켜 분자 크기로 이산화탄소 떼내… 기존 기술보다 설비 비용 절반

우리 정부는 2030년까지 온실가스 3억1500만t을 감축하겠다고 지난해 선언한 바 있다. 특히 문제가 되는 건 이산화탄소다. 이산화탄소는 국내에서 배출되는 온실가스 중 89% 정도를 차지하는 물질. 이산화탄소 저감이 핵심인 셈이다. 이와 함께 대기 오염 주범으로 꼽히는 미세먼지도 2030년까지 34% 줄이겠다고 약속했다. 이를 위해 필요한 과정이 화력발전소 오염물질 통제다. 석탄을 원료로 쓰다 보니 화력발전소에선 이산화탄소와 미세먼지가 대량 방출된다. 결국 이를 줄여주는 친환경 기술 개발이 시급한 상황이다.

◇세계 최초 이산화탄소 분리막 공장

국제에너지기구(IEA)에 따르면 2012년 기준 전 세계 이산화탄소 배출량의 3분의 2가 에너지산업에서 발생한다. 특히 발전소에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 이산화탄소를 포집(捕執)해 저장하는 기술인 CCS(Carbon Capture & Storage) 개발이 중요하다. 지금까지는 액체(질소 원자가 들어간 화합물)나 고체(탄산칼륨 계열 물질) 흡수제를 이용, 발전소 배기가스에 포함된 이산화탄소를 분리한 다음, 이 흡수제에 열을 가해 순수 이산화탄소를 다시 빼내는 것이다. 한전은 2013년부터 보령화력발전소에 습식(액체식) 이산화탄소 포집 시설을 설치해 운전 중이다.

여기에서 더 진전된 차세대 이산화탄소 분리·포집 방법이 '분리막' 기술이다. 화력발전소에서 나온 배기가스를 눈에 보이지 않는 분리막 구멍에 여러 차례 통과시키면서 이산화탄소를 분리·포집하는 것. 이산화탄소만 통과할 수 있게 분리막 구멍을 정교하게 만드는 게 핵심이다. 분리막 구멍이 정교해야 순도 높은 이산화탄소를 최대한 많이 추출할 수 있기 때문이다. 이 기술은 기존 이산화탄소 포집 기술에 비해 설비 부지 비용을 최대 절반 이하로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 분리막이 정교할수록 적은 수의 분리막만으로도 많은 이산화탄소를 분리할 수 있기 때문에 분리막 제작 기술이 중요하다. 미국 에너지부에 따르면 분리막 기술로 이산화탄소를 분리·포집할 경우, 기존 기술보다 발전소 효율이 약 2% 상승하고, 발전 단가 및 포집 비용은 10~20%씩 줄어든다고 한다. 하지만 상용화를 위해선 연구가 더 필요한 상황이다. 한전은 작년 이산화탄소 분리막을 만드는 설비를 세계 최초로 만들고 추가 연구를 진행하고 있다.

◇초미세먼지 최대 99% 제거

지름이 10㎛(1000분의 1㎜) 이하인 먼지를 미세먼지, 2.5㎛ 이하로 더 작은 먼지를 초미세먼지라 부른다. 최근 미세먼지와 초미세먼지 오염이 심각해지면서 정부가 가동 30년 이상 된 화력발전소 10기를 폐지하기로 하는 등 대책 마련에 나섰다. 가동·건설 중인 화력발전소들도 미세먼지를 제거하기 위한 최첨단 집진 시설을 설치해야 한다.

발전소 배기가스에 있는 미세먼지를 정전기력으로 포집·제거하는 게 전기집진기다. 배기가스 속 미세먼지가 마이너스극 집진판을 지나면서 음극을 띠게 되는데, '음극 미세먼지'는 양극 집진판을 지나면서 집진판에 달라붙게 된다. 전기 공급을 끊으면 집진판의 극성이 사라지면서 미세먼지가 집진판 아래로 떨어지게 되는데, 이때 집진판 위에 있는 해머가 주기적으로 집진판을 때려 미세먼지를 털어내는 게 건식 전기집진기다. 습식 전기집진기는 해머 대신 집진판에 물을 흘려 먼지가 씻겨 내려가도록 한 방식이다.

건식은 미세먼지 제거율 99%, 초미세먼지 제거율 95%다. 하지만 습식은 미세먼지·초미세먼지 제거율이 모두 99%에 달한다. 초미세먼지 4%포인트 차이는 ㎥당 840㎎만큼이다. 건식은 해머로 먼지를 털어내면서 초미세먼지가 다시 발생하지만, 습식은 분진이 물에 씻겨 내려가면서 먼지가 다시 발생하지 않기 때문이다. 국내에서 건식·습식 전기집전기 기술이 모두 개발된 상태지만, 현재 국내 화력발전소는 모두 건식을 사용하고 있다. 습식은 건식보다 추가 설비가 필요해 비용이 40~50% 정도 더 들기 때문이다. 일본과 유럽 화력발전소는 습식을 사용하고 있다. 화력발전소에는 이산화탄소와 미세먼지 제거 시설만 있는 건 아니다. 탈질설비는 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 바꾸는 기술이며, 아황산가스에 석회 물질을 접촉시켜 아황산가스를 제거하고 석고를 배출하는 탈황설비도 있다.

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http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2017/01/09/2017010902755.html#csidx0290b79617a9f0785fb618808077440