▲ 심성훈 한국기계연구원 환경기계시스템연구실 책임연구원이 파일롯 연소로에서 기념촬영을 하고 있다..

화력발전, 폐기물 소각 등 연소 과정에서 발생하는 대표적 공해물질인 질소산화물(NOx)을 대폭 줄이는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원 환경기계시스템연구실 심성훈 박사팀은 연구원 주요 사업을 통해 ‘고온 배기가스 재순환 방식’을 이용, 연소 시 주입되는 공기의 산소 농도를 희석함으로써 연소과정에서 생성되는 NOx를 획기적으로 저감시키는 기술을 개발했다.

기존 방식은 냉각된 저온상태의 배기가스를 재순환시키는 것으로, 연소가 불안정해지고 NOx의 저감량도 크지 않았다.

심성훈 박사팀은 연소실 출구부의 고온연소가스를 재순환하는 기술을 적용해 연소의 안정화와 NOx 저감 효과 향상을 동시에 달성했다.

또한 지금까지 연소과정에서 발생한 NOx는 선택적 촉매 환원법과 같이 고가의 촉매를 이용한 방식으로 제거해 많은 비용이 들었으나 이 기술을 사용하면 연소과정에서부터 NOx 발생이 극소화돼 후처리 비용을 획기적 줄일 수 있다.

특히 기계연의 이번 기술은 고체연료에서도 적용 가능해 그 활용도가 매우 높을 것으로 예상된다. 연구팀은 미분탄, 하수슬러지, 폐기물 등의 고체연료 연소과정에서 발생하는 NOx의 농도를 최소 40% 이상 저감할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

심성훈 박사는 “이번에 개발한 기술은 고체 연료를 비롯, 연료 종류에 상관없이 적용 가능해 파급효과가 클 것으로 생각한다”며, “특히 NOx 발생이 많은 석탄 화력발전소나 폐기물 소각로 등에서 상용화 할 경우, NOx 후처리 비용을 기존 대비 50% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이 기술은 현재 국내특허가 출원·등록됐고 국제특허 출원을 앞두고 있다. 또한 이미 2개의 중소기업에 기술을 이전해 폐기물 소각로 등에 상용화를 진행하고 있으며, 장비의 크기 축소 등 효율성을 높이는 후속 연구가 진행 중이다.

▲ 기계연구원이 개발한 고온 배기가스 재순환 방식 개념도.