▲ 기계연에서 개발한 MILD연소 응용 소각로 본체 .

인체에 해로운 질소산화물(Nox)을 기존대비 40% 정도 크게 줄일 수 있는 저공해 소각시스템이 국내 연구진에 의해 상용화됐다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택)은 환경기계시스템연구실 심성훈 박사팀이 ‘고온 FGR(배기가스 재순환) MILD 연소기술을 개발해 ㈜대경에스코와 함께 전라남도 도서 지역에 설치·운영 중이라고 5일 밝혔다.

이번에 개발된 고온 FGR MILD 연소기술은 연소실 출구부의 고온 연소가스가 식기 전에 재순환하는 신기술을 적용한 것이다. 이를 위해 소각로 본체에 특수한 노즐을 설치해 고온FGR부에서 고온 연소가스와 공기를 혼합하고, 그 혼합공기를 다시 연소실로 순환시켜 연소 안정화와 함께 질소산화물과 일산화탄소(CO)를 획기적으로 줄일 수 있게됐다. 기존 방식은 소각로에서 빠져나와 한 번 냉각된 저온상태의 배기가스를 재순환시키는 것으로, 연소가 불안정해지고 질소산화물의 저감량도 크지 않았다.

현재는 소각로에서 질소산화물이 배출되면 환원제와 촉매제를 이용한 후처리를 통해 환경기준치를 맞춰왔다. 심 박사가 개발한 기술은 폐기물 소각 과정에서 다량으로 발생하던 질소산화물을 별도 후처리 설비 없이 기존 대비 40% 정도 크게 감소시켰다.

MILD연소기술을 적용한 폐기물 소각로는 세계 최초이며, 새로 건설되는 소각로뿐만 아니라 기존 소각로에도 설치 가능해 후처리 과정을 줄일 수 있다. 현재 전라남도 도서 지역에 설치된 소각시스템은 시간당 약 300kg의 소각 용량을 가진다.

특히 이번 기술은 소형 소각로 분야에서 한 우물을 판 기업인 (주)대경에스코와 기계연이 30년 가깝게 협력연구를 한 결과여서 출연연과 중소기업 협력의 대표적인 사례로 평가된다. 기계연은 기술이전을 통해 매출액의 일정부분을 기술료로 받는 계약을 체결했다. ㈜대경에스코도 새로운 환경기술을 확보함에 따라 교체주기에 들어선 소형 소각로 시장 개척에 큰 도움을 받게 됐다.

연구책임자인 심성훈 박사는 “이번에 개발한 MILD연소기술은 간단한 구조만 추가해 질소산화물을 현저히 줄임과 동시에 소각로의 내구성을 해치는 고착물이 발생하지 않는다는 장점을 가진다.”며, “폐기물의 소각뿐만 아니라 질소산화물의 후처리에 막대한 비용을 지불하는 석탄화력 발전소에 특히 적용효과가 높을 것으로 기대되며, 가스나 오일 등의 저 녹스(NOx) 연소에도 적용을 확대해 나갈 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 기술과 관련해 3건의 국제특허 출원이 완료됐으며, 12건의 국내특허를 등록했다. 또한 2건의 SCI 논문을 비롯한 39건의 국내외 논문이 발표됐다.

▲ 심성훈 기계연구원 박사가 소각시스템의 원리에 대해 설명하고 있다..