▲ 경남 창원 두산중공업 본사에 국내 석탄화력발전소용 파일럿 EME 설비가 장착돼 있다.

화력발전소 굴뚝에서 발생하는 미세먼지 배출농도를 0.5㎎ 수준까지 제거할 수 있는 친환경 설비가 개발됐다. 화력발전소 굴뚝 전단의 탈황설비에 기존 장비보다 간편하고 경제적으로 설치할 수 있으며 미세먼지는 물론 하얗게 발생하는 습분 연기 제거 효율도 10배 이상 향상시켰다.

한국기계연구원(원장 박천홍)은 두산중공업과 함께 화력발전소의 탈황장치 최종단에서 배출되는 미세먼지를 입방미터당 0.5㎎ 이하까지 제거하는 EME(Electrostatic Mist Eliminator·고효율 정전 습분제거기)를 개발했다고 21일 밝혔다.

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 장착되어 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.

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.

기계연 환경시스템연구본부 환경기계연구실 김용진 책임연구원은 “개발된 EME는 기존의 수에서 수십 ㎎ 이상의 석탄화력 발전소 미세먼지 배출농도를 LNG 가스 발전소 배출 수준으로 청정하게 하는 세계적인 환경장치 기술”이라며 “대용량 발전소 환경개선은 물론 중소 일반 산업용 미세먼지 저감장치로도 활용하여 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.