가격, 효율, 환경 모두 잡은 1석3조 기술 … 상위1% 국제학술지 게재
과기정통부는 미세먼지 문제를 완화하기 위해 동북아 국제공동관측을 통한 고농도 초미세먼지 현상규명 사업을 작년에 출범시킨 데 이어 2차 미세먼지 생성과정을 규명하는 연구와 미세먼지 원인물질 배출저감 기술 개발까지 폭넓게 지원하고 있다.
미세먼지는 발생과정에 따라 1차 발생과 2차 발생으로 나눌 수 있는데, 1차 미세먼지는 공장 굴뚝 등의 발생원에서 직접 고체 상태로 발생하며 2차 미세먼지는 발생원에서 기체 상태로 나온 원인물질이 대기 중에서 화학반응을 일으켜서 생성된다.
수도권 전체 초미세먼지 중 약 70%는 2차 미세먼지이며 사업장, 자동차 등에서 배출되는 질소산화물, 황산화물, 암모니아 등이 대표적인 미세먼지 원인물질이다.
기존에는 질소산화물을 분해하기 위해서 고온에서 촉매를 자주 교체해야 하거나 환원제를 별도로 투입해야 한다는 번거로움이 있었으나, 최근 연구 성과들이 이를 해결할 수 있는 길을 열었다.
먼저, 기존보다 낮은 온도에서도 질소산화물을 분해할 뿐 아니라 스스로 재생할 수 있는 촉매가 개발되어 향후 미세먼지 원인물질 처리비용을 절감할 수 있다.
이 촉매는 기존보다 낮은 온도에서도 재생능력을 잃지 않으므로 탈거 및 재설치 시 고온처리를 생략할 수 있어서 촉매의 수명이 월등히 향상되고 촉매 교체 주기가 길어진다.
시멘트 공장, 소각로 LNG 발전소 등의 산업현장에서 질소산화물 배출저감 비용을 획기적으로 줄일 수 있으므로 향후 배연가스 청정화 설비에 대한 수요에 따라 활용이 확대될 것으로 기대된다.
한편 환원제 역할을 하는 요소수 없이 질소산화물을 분해하는 촉매도 새로 개발되어 향후 자동차 배기가스저감 장치에 활용할 수 있을 것으로 주목받고 있다.
이 촉매는 요소수 없이도 낮은 온도에서 질소산화물을 잘 분해하므로 향후 내연기관차에 요소수 주입이 필요 없게 될 것으로 기대된다.
또한 질소산화물 분해 시 대부분 인체에 무해한 질소로 전환되므로 암모니아나 N2O가 배출되지 않는 저공해 미세먼지저감 기술로 주목받고 있다.
위 연구 성과들은 환경 분야 상위 1% 국제학술지인 어플라이드 카탈리시스 B에 최근 나란히 게재됐다.
과기정통부 김봉수 기초원천연구정책관은 “이번 연구 성과 덕분에 산업현장에서 발생하는 미세먼지 원인물질을 더 쉽게 처리할 수 있게 됐다”고 하면서 “앞으로도 사업장에서 저렴하고 신속하게 대기오염물질 배출을 줄일 수 있도록 원천기술 상용화를 추진해가겠다”고 밝혔다.
김나형 기자
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