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[화학 대중화]<2> 화학기술로 미세먼지 줄인다

발행일2019.05.13 17:00

화학기술이 미세먼지 문제를 해결하는 열쇠가 되고 있다. 미세먼지가 주로 화학적인 경로로 발생하는 만큼 이를 해결하는 해법 역시 화학반응에서 찾아야 한다는 것이다.

미세먼지는 보통 입자 형태 물질인 1차 미세먼지, 기체 상태인 질소산화물(NOx)이나 휘발성유기화합물(VOCs), 황산화물(SOx) 등 유해 화학물질이 공기 중에서 응집한 2차 미세먼지가 있다. 위해성이 큰 2차 미세먼지가 상당 부분을 차지하고 있다. 화학기술이 미세먼지 해결에 중심 역할을 할 수 밖에 없다.

정부도 화학기술이 미세먼지 문제를 해결하는데 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다. 우리나라는 2016년부터 본격적으로 미세먼지 문제 해결에 나섰다. 당시 '미세먼지 범부처기획위원회'를 구성하고, 산·학·연이 함께 참여하는 미세먼지 범부처 프로젝트를 기획하는 등 국가 차원의 대응이 시작됐다. 이때도 국가 화학기술 연구개발(R&D) 기관인 한국화학연구원이 화학기반 솔루션을 제시했고, 미세먼지 대응 기술 분류체계 확립에 기여했다.

Photo Image<화합물 수용액과 촉매 분말. 화학기술을 바탕으로 한 촉매 소재는 미세먼지 저감 장치의 시작점이 된다.>

화학연은 미세먼지 문제가 주목을 받기 전인 2014년부터 관련 기술을 개발해 왔다. '차세대 대기오염저감기술' 개발을 진행했는데, 2016년 이후에는 연구성과를 미세먼지 분야로 적용하거나 새로운 원천기술을 확보하는데 역점을 두고 있다. 미세먼지와 원인물질을 직접 흡착하는 '흡착제'와 이를 화학적 전환으로 위해성을 없애는 '촉매', 화학공정 개선과 반응 효율화로 사전에 미세먼지가 발생하지 않도록 하는 저감기술도 개발하고 있다.

여러 대표적인 성과와 향후 추가 연구계획도 있다. 허일정 박사는 2017년 고효율 동력계에 쓸 수 있는 촉매 시스템을 개발했다. 금속산화물 촉매를 이용해 NOx는 질소로, 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(CO₂)와 물로 바꾸는 기술이다.

Photo Image<허일정 박사(사진 왼쪽)와 장태선 박사(오른쪽)이 화학공정기반 대형설비를 살피보는 모습>

중소형 사업장이나 제철소, 발전소 등 고정 배출원에서 두루 활용할 수 있는 후처리 시스템도 만들었다. 연소장치로 미세먼지와 유발 화학물질을 태운 뒤 세정기·흡착제를 거치는 3단계 처리 체계를 구현했다. 앞으로 복잡한 촉매변환장치(컨버터)를 단순·소형화하고 다양한 화학물질을 처리할 수 있도록 할 계획이다. 장치 가격을 낮춰 보급 확대를 돕는 기술도 개발하고 있다.

임지선 박사는 버려지던 재료로 미세먼지 흡착제인 '활성탄'을 만드는 기술을 개발했다. 그동안 주로 석탄계 물질이나 야자 껍데기로 활성탄을 만들었는데, 이를 석유 찌꺼기인 잔사유나 폐플라스틱으로 대체했다. 이렇게 만든 흡착제는 보도블록·방음벽과 같은 도로 시설물에 적용, 주변 유해가스와 미세먼지를 동시에 제거할 수 있다. 향후 대용량 필터를 제작할 수 있도록 생산 스케일업을 준비하고 있다.

Photo Image<임지선 박사와 내부에 활성탄을 넣은 미세먼지 필터>

화학연은 이달 중 기존 미세먼지 분야 인력을 바탕으로 '미세먼지 융합화학연구단'을 확대·출범해 연구에 속도를 붙인다. 내년부터 가시적인 성과가 나올 것으로 기대된다.

연구단을 이끌게 될 장태선 박사는 “미세먼지는 국민이 실제로 체감할 수 있는 개선 가능 분야”라며 “편의 추구과정에서 발생하기 때문에 모두가 '결자해지' 마음으로 관심을 가져야 하고, 화학을 비롯한 다양한 분야 기술 융합을 기반으로 주변국과 협력해야 한다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com



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