미세먼지 처리 기술 동향 (2)

㈜에코솔루텍의 기술은 순수한 국내 기술로, 우리나라 환경 문제에 적합한 해결책을 제공합니다. 이 회사는 습식전기집진 기술을 넘어서 24시간 연속 작동하는 연속수막형 기술을 개발하여 3mg 이하의 미세먼지를 제거할 수 있는 사업장에 적용하고 있습니다. 이는 반도체, 디스플레이, 소각, 발전 등 다양한 산업 분야에서 높은 성과를 보이며 미세먼지 감소에 크게 기여하고 있습니다.

목차

*본 컨텐츠는 웹 상의 공개된 자료를 분석 및 참고하여 작성하였습니다.

*모든 정보 및 사진의 출처는 컨텐츠 하단의 '출처'에 기재 되어있습니다.

 

미세먼지와 황사에 의한 피해가 본격화 될 것으로 보입니다. 24년 3월 29일을 기준으로, 서울의 미세먼지 농도는 세제곱미터 당 440㎍, 경기 424㎍, 강원 329㎍, 충남 213㎍ 등입니다. 이 뿐만 아니라 심각한 봄철 황사가 예보 되어있습니다. 이에, 미세 먼지 및 황사로 인한 피해를 절감할 수 있는 기술에 대해 다뤄보고자 합니다. 

 

지난 글 '미세먼지 처리 기술 동향 (1)'에 이어 작성하겠습니다.

2024.03.29 - [에너지, 환경 그리고 생명] - 미세먼지 처리 기술 동향 (1)

미세먼지 처리 기술 동향 (1)

 

1) 원심력 집진과 사례 

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원심력을 활용한 집진 기법의 기본 개념

 

공기 중의 먼지를 포함한 기류를 원통형 공간에서 회전시키며, 이때 발생하는 원심력을 통해 먼지 입자를 외부로 분리하는 것이 원심력 집진의 기본 원리입니다. 처리되는 공기량은 원통의 직경이 커질수록 제곱비로 증가하며, 직경이 클수록 더 큰 먼지 입자를 분리해낼 수 있습니다. 그러나 더욱 미세한 입자를 효과적으로 분리하기 위해선, 여러 소형 사이클론을 병렬로 배치하는 '멀티 사이클론' 방식이 필요합니다. 사이클론의 구조가 단순하고 유지보수가 용이하다는 장점이 있음에도, 작동 중 발생하는 압력 손실로 인한 에너지 소모와 마모성 먼지에 대한 약점이 단점으로 지적되곤 합니다.

 

한국 에너지 기술 연구원 최종원 책임 연구원팀 성과

 

이러한 한계를 넘어서기 위한 창의적인 연구가 진행되었습니다. 최 책임연구원팀은 원심력 집진 방식과 다른 집진 기법을 결합하는 새로운 접근법을 개발하였습니다. 이들은 사이클론 집진기에 액체 방울을 분사하는 기술을 추가했습니다. 이 방울들은 노즐을 통해 전달되면서 양성 또는 음성의 고전압을 받아, 액체 내 이온이 방울 표면으로 이동하도록 했습니다. 이러한 과정을 통해 형성된 수십 마이크로미터 크기의 미세한 방울들이 PM10보다 작은 초미세먼지를 정전기적으로 끌어당겨 포집하는 데 효과적이었습니다. 이 기술을 통해 큰 먼지는 원심력과 중력에 의해 제거되고, 초미세먼지는 미세한 방울의 정전기적 인력으로 포집됩니다. 이는 기존 원심력 집진 방식의 한계를 넘어서 미세먼지 처리 효율을 크게 개선한 혁신적인 진보로 평가됩니다.

 

원심력을 이용한 집진 방법은 자체적으로도 미세먼지를 처리하는 데 효과적인 방법이지만, 최 책임연구원팀과 같은 새로운 아이디어와 기술의 결합을 통해 더욱 발전 가능성이 있음을 보여줍니다. 이와 같은 혁신적인 접근법은 미세먼지 문제에 대한 해결책을 제시하며, 앞으로도 지속적인 연구와 발전이 기대되는 분야입니다. 우리의 건강과 환경을 보호하기 위한 노력은 멈추지 않아야 합니다.

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2) 촉매 반응 집진과 사례: KIST 김종식 박사 연구팀 

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배출가스에서 나오는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)은 대기 오염의 큰 원인으로 알려져 있으며, 이를 효율적으로 처리할 수 있는 여러 기술이 개발되어 왔습니다. 이런 맥락에서 '촉매 반응' 기술은 중요한 위치를 차지하고 있으며,  '촉매 반응을 이용한 집진' 방법은 미세먼지와 유해한 가스를 제거하는 새로운 방법론을 제안합니다.

 

촉매는 반응의 속도를 조절하거나 반응을 시작하게 하는 기능을 합니다. 배출가스 처리 과정에서는 산화환원 반응을 이용해 NOx 및 SOx 같은 유해 가스를 해롭지 않은 물질로 바꾸는 데 주로 사용됩니다. 더 나아가, 빛을 통해 촉매 반응을 유도하는 광촉매 기술은 세균이나 오염 물질을 효과적으로 분해합니다. 광촉매는 반도체 분말을 액체에 넣고 특정 에너지의 빛을 쪼임으로써 전자와 정공을 만들어내고, 이를 통해 강력한 산화환원 반응으로 오염 물질을 분해합니다. 여기서 중요한 점은 광촉매가 빛에 활성화되면서도 광 부식이 없어야 하며, 생물학적, 화학적으로 안정적이어야 하고, 가시광선이나 자외선을 활용할 수 있어야 한다는 것입니다.

(출처: 미세먼지 처리  기법 원리 및 기술 개발 동향)

 

이와 같은 촉매 반응을 활용한 집진 기술의 혁신적인 예로 한국과학기술연구원(KIST)에서 이뤄진 연구를 들 수 있습니다. 김종식 및 하헌필 극한소재연구센터 소속 박사 연구팀은 '탈질촉매 공정'에서 겪던 내구성 문제를 해결하는 기술을 개발하는 데 성공했습니다. 이들은 바나듐 기반의 새로운 탈질촉매를 제안하고, 황을 이용해 촉매의 표면을 변형시켜 초저온에서도 높은 탈질 성능을 보이면서 황에 대해 강한 내구성을 갖추었습니다. 이 연구는 'ACS Catalysis'와 'Chemistry of Materials' 등의 국제적인 화학 학술지에 발표되어 탈질촉매 공정에 새로운 방향을 제시했습니다. 

 

따라서 촉매 반응을 이용한 집진 기술은 미세먼지 및 유해 가스 제거에 있어 중대한 역할을 수행합니다. 광촉매 기술을 포함한 이러한 방법들은 환경에 친화적이며 효율적인 대기 환경 개선책을 제공합니다. KIST에서 진행된 연구는 이 분야에서 혁신적인 연구와 개발이 실제 환경 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지를 잘 보여주는 예시입니다. 이러한 기술의 진보와 적용은 앞으로 우리 생활의 질을 높이고 지속 가능한 환경을 조성하는 데 크게 기여할 것으로 전망됩니다.

 

 

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3) 습식 집진과 사례: (주) 에코 솔루텍

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미세먼지가 인간의 건강과 자연에 미치는 악영향은 심각합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 여러 기술 중 습식 집진 기법이 주목받고 있습니다. 본문에서는 습식 집진의 작동 원리와 장점, 그리고 이 기법을 효과적으로 사용한 예를 소개하고자 합니다.

 

습식 집진의 작동 원리 및 장점

 

습식 집진법은 물을 활용하여 공기 속 미세먼지를 청소하고 걸러내는 방식을 말합니다. 이 기술은 세정 타워, 분사 장치, 긁어내는 장치 등을 통해 실행되며, 수성 먼지 뿐만 아니라 안개, 용해성 가스, 증기 등도 제거할 수 있는 유연한 방법입니다. 이 과정에서 물방울, 액체 막, 거품 등을 이용해 입자가 분리되어 포착됩니다. 입자의 크기에 따라 다양한 물리적 힘—관성력, 확산력, 응집력, 중력—이 작용하여 집진의 효율이 달라지는데, 큰 입자는 관성력과 중력의 영향을 더 많이 받고, 작은 입자는 확산력과 응집력이 더 중요하게 작용합니다.

 

그러나 세정액의 처리 문제와 장비의 부식 가능성이라는 단점도 존재합니다. 이 문제를 극복하기 위한 혁신적인 방법이 필요한 상황에서 ㈜에코솔루텍의 습식전기집진 기술이 해답을 제시합니다.

 

㈜에코솔루텍의 습식전기집진 기술

 

2012년부터 대기환경 분야에서 미세먼지를 줄이기 위해 습식전기집진 기술을 개발하고 적용해온 ㈜에코솔루텍은 강소 기업입니다. 이 기술은 국내 여수 산업단지 내의 대형 사업장에서 미세먼지 감소를 위한 최선의 선택으로 인정받았습니다. 연속 수막형 습식전기집진기와 무방류 폐수 처리 기술은 국내에서 가장 높은 집진 효율을 보이고 있습니다.

 

㈜에코솔루텍의 기술은 순수한 국내 기술로, 우리나라 환경 문제에 적합한 해결책을 제공합니다. 이 회사는 습식전기집진 기술을 넘어서 24시간 연속 작동하는 연속수막형 기술을 개발하여 3mg 이하의 미세먼지를 제거할 수 있는 사업장에 적용하고 있습니다. 이는 반도체, 디스플레이, 소각, 발전 등 다양한 산업 분야에서 높은 성과를 보이며 미세먼지 감소에 크게 기여하고 있습니다.

에코 솔루텍의 습식전기집진기 개략도(출처: https://www.segye.com/newsView/20200904507710)

 

 

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출처

• 1. https://m.dongascience.com/news.php?idx=32432
• 2. 미세먼지 처리기법 원리 및 기술 개발 동향(경대승 연구원 작성)
• 3. https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=96251
• 4. https://www.segye.com/newsView/20200904507710