▲ 에너지연이 휘발성유기화합물(VOCs)을 잡는 활성탄의 효율적으로 관리하고 기존보다 적은 에너지로 재활용하는 기술을 개발했다.

한국에너지기술연구원(원장 이창근)이 발암성 물질로 구성된 휘발성유기화합물을 제거하기 위 해 사용하는 활성탄 교체주기를 효과적으로 관리하고 폐활성탄을 재생할 수 있는 기술 개발로 사업장 운영 비용을 절감하는 한편, 제거 과정 중 발생하는 합성가스로 전기도 생산 가능해 자원순환을 통한 온실가스 감축에 기여할 전망이다.

한국에너지기술연구원(이하 에너지연)은 대기청정연구실 전동혁 박사 연구진이 소규모 사업장에서 배출되는 휘발성유기화합물(VOCs)을 효율적으로 관리하고 기존보다 적은 에너지로 재활용하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 생활권에 위치한 자동차 도장 업체 등에 적용될 수 있어 배출 규제로 인한 사업장의 부담을 줄이는 데 크게 기여할 전망이다. 벤젠 등 발암성 물질로 구성된 휘발성유기화합물은 주로 페인트나 새 가구, 산업공정에서 발생해 미세먼지와 악취를 유발한다.

이를 제거하기 위해 공기정화 효과를 가진 활성탄이 주로 사용되며, 대기오염물질 배출 4종 이하의 소규모 사업장인 경우 활성탄을 사용해 휘발성유기화합물 배출을 억제하는 규제가 시행 중이다.

생활권에서 흔히 볼 수 있는 자동차 도장 업체도 121평 이상이면 규제 대상이다. 규제에 따라 자동차 도장 업체는 필터와 활성탄으로 구성된 방지시설에 측정 센서를 의무적으로 설치하고 방지시설의 가동 여부를 실시간 관리해야 한다.

하지만 저가 센서로는 활성탄의 교체 주기를 정확히 파악할 수 없고 고성능 센서의 설치도 의무가 아니라 비용 부담을 느끼는 소규모 사업장에서는 실질적인 조치를 하기 어려운 실정이다.

이에 연구진은 저가의 센서로도 활성탄 교체 주기를 확인할 수 있는 기술과 폐활성탄을 재생하는 기술을 개발해 소규모 사업장의 활성탄 교체 비용을 신품의 절반 수준으로 줄이는 데 성공했다.

연구진은 저가 센서에서도 휘발성유기화합물의 정확한 측정을 가능하게 하는 알고리즘을 개발했다. 알고리즘이 적용된 센서의 측정 정확도는 92%까지 올라 고성능 센서를 활용하지 않고도 명확한 교체 주기를 확인할 수 있다.

활성탄의 교체 비용은 공기 정화용 활성탄에 적합한 재활용 기술로 해결했다. 활성탄은 수질 과 공기 정화용으로 구분된다. 대체로 고온의 열을 가해 활성탄이 흡수한 물질을 제거하고 재활용하지만 수질 정화용은 1,000도에서 공기 정화용은 200도에서 가능하다.

현재까지는 공기 정화용에 특화된 설비가 없어 가열 비용이 높은 수질 정화용 재활용 설비를 활용하고 있다. 반면 연구진은 공기 정화용에 특화된 200도 환경의 설비를 구축하고 기존 공정에 비해 공정 에너지 소모를 70% 이상 줄이는 데 성공했다. 이를 통해 재생된 활성탄은 신품 대비 90%의 성능을 나타내 사업장에서 다시 활용할 수 있다.

또한 휘발성유기화합물 제거 시에 일정량의 합성가스가 발생하는 데 이를 활용해 발전기를 돌리는 형식으로 전기 생산도 가능하다. 생산된 전기는 다시 공정에 투입돼 재활용에 들이는 비용과 사업장이 부담하는 비용을 줄일 수 있다.

연구진은 구축된 설비를 다수의 소규모 사업장이 공동으로 활용하면 활성탄 교체 비용이 신품 대비 절반 가량 줄어들 것으로 예측했다.

이 외에도 연구진은 휘발성유기화합물을 활용해 친환경 에너지원인 수소를 생산하는 방법을 개발 중이다. 현재 휘발성유기화합물은 소각해서 없애는데, 이 과정에서 온실가스인 이산화탄소가 발생하기 때문이다. 연구진은 휘발성유기화합물에 포함된 탄소를 개질해 수소로 전환하고 재활용 전 과정에서 탄소가 발생하지 않는 친환경 공정 개발을 목표로 하고 있다.

에너지연 전동혁 박사는 “이번 연구는 소규모 사업장의 휘발성유기화합물 배출을 효과적으로 관리하고 폐활성탄 재생을 통해 운영 비용을 절감하는 한편, 폐가스인 휘발성유기화합물의 에너지화를 실현했다는 점에서 의미가 크다.”며, “향후 친환경 공공 관리 체계 확산과 탄소중립 실현에 기여할 것”이라고 전했다.