한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 전동혁 대기청정연구실 박사팀이 소규모 사업장에서 배출되는 휘발성유기화합물(VOCs)을 효율 관리하고, 적은 에너지로 재활용하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
자동차 도장 업체 등에 적용될 수 있어 사업장 부담을 줄이는 데 크게 기여할 전망이다.
벤젠 등 발암성 물질로 구성된 VOCs는 산업공정에서 미세먼지·악취를 유발한다. 대기오염물질 배출 4종 이하 소규모 사업장에 활성탄을 사용해 VOCs 배출을 억제하는 규제가 시행 중이다.
필터·활성탄으로 구성된 방지시설에 측정 센서를 의무 설치하고 방지시설 가동 여부를 실시간 관리해야 하는데 저가 센서로는 활성탄 교체 주기를 정확히 파악할 수 없고, 고성능 센서 설치도 의무가 아니라 소규모 사업장에서는 실질적인 조치를 하기 어렵다.
연구진은 저가 센서로도 활성탄 교체 주기를 확인할 수 있는 기술과 폐활성탄을 재생하는 기술을 개발, 소규모 사업장 활성탄 교체 비용을 신품 절반 수준으로 줄이는 데 성공했다.
저가 센서에서도 정확한 측정을 가능하게 하는 알고리즘을 개발했다. 이를 적용한 센서 측정 정확도는 92%며, 고성능 센서를 활용하지 않고도 명확한 교체 주기를 확인할 수 있다.
활성탄 교체 비용은 공기 정화용 활성탄에 적합한 재활용 기술로 줄였다.
활성탄은 수질, 공기 정화용으로 구분되는데 고온을 가해 흡수 물질을 제거하고 재활용할 때 수질 정화용에는 1000도 열이 필요하고 공기 정화용은 200도로도 가능하다. 현재까지 공기 정화용 특화 설비가 없어 가열 비용이 높은 수질 정화용 재활용 설비를 활용하고 있다.
반면 연구진은 공기 정화에 특화된 200도 환경 설비를 구축하고 기존 공정 대비 공정 에너지 소모를 70% 이상 줄였다. 구축 설비는 컨베이어 벨트처럼 활성탄을 연속 이동시키고, 이동시 지속적인 증기 공급으로 VOCs을 제거할 수 있다. 재생 활성탄은 신품 대비 90% 성능을 나타내 다시 활용할 수 있다.
특히 VOCs 제거 시 일정량 합성가스가 발생하는 데 이를 활용해 발전기를 돌리는 형식으로 전기 생산도 가능하다.
생산 전기는 다시 공정에 투입돼 재활용에 들이는 비용과 재활용을 의뢰한 사업장이 부담하는 비용을 줄이는 역할을 한다. 구축 설비를 다수 소규모 사업장이 공동 활용하면 활성탄 교체 비용이 신품 대비 절반 가량 줄어들 것으로 예측된다.
이 외에도 연구진은 VOCs을 활용해 친환경 에너지원인 수소를 생산하는 방법을 개발 중이다. 연구진은 VOCs에 포함된 탄소를 개질해 수소로 전환하고 재활용 전 과정에서 탄소가 발생하지 않는 친환경 공정 개발을 목표로 하고 있다.
전동혁 박사는 “향후 친환경 공공 관리 체계 확산과 탄소중립 실현에 기여할 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 에너지 컨버전 앤 매니지먼트 엑스에 10월 온라인 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
