국내 연구진이 물방울을 이용해 공장에서 배출되는 미세먼지와 오염물질을 한 번에 제거할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹과 중소기업 한국이엔지와 함께 공장 배기가스를 물 속에서 기포형태로 변환시켜 먼지와 원인물질을 동시에 제거할 수 있는 ‘마이크로버블시스템’을 공동개발했다고 20일 밝혔다.

공장이나 발전소 굴뚝에서는 직접 배출되는 미세먼지 뿐만 아니라 질소산화물, 황산화물, 그리고 이들로 인한 2차로 생성되는 미세먼지까지 나온다. 이런 오염물질을 제거하기 위해 가스를 촉매에 통과시켜 질소산화물을 저감하는 선택적 촉매환원법, 석회와 반응시켜 황산화물을 줄이는 습식 석회석고법 같은 기술이 있다. 그러나 두 기술 모두 설비 규모가 크고 고가의 촉매와 석회석을 주기적으로 교체해야 하며 처리과정에서 폐기물이 대량 발생한다는 단점이 있다. 게다가 오염물질을 한 번에 제거하기 힘들다.

연구팀은 가스를 물 속에 녹여 탄산방울보다 작은 100만분의 1m에 해당하는 1㎛(마이크로미터) 크기의 기포를 만드는 마이크로버블 기술에 주목했다. 기포가 작을수록 가스와 물이 닿는 표면적이 넓어져 반응성이 증가하고 정전기로 인한 인력이 크게 작용해 먼지와 유해물질을 흡착하는 효과가 우수하다.연구팀은 배출구에 위치한 송풍기를 이용해 기체를 흡입하면서 물과 충돌을 일으켜 기포를 만들어 냈다. 또 고성능 카메라와 영상분석 인공지능(AI)을 활용해 마이크로버블 생성 정도를 측정하고 전산유체역학 소프트웨어를 이용해 물의 높이, 유량, 버블 크기 등 이상적인 운전조건을 도출해 10~50㎛ 크기의 기포를 균일하게 만들어 내도록 했다.

실제로 이렇게 만들어진 기술을 활용해 1분당 1만ℓ의 배기가스를 물 속에 통과시켜 PM10 수준의 미세먼지와 질소산화물, 황산화물을 동시에 줄일 수 있는 시제품을 개발했다. 시제품은 지난 4월 울산에 위치한 제지업체에 설치됐는데 실증 테스트에서 미세먼지 99.9%, 황산화물 99%, 질소산화물 91.9%를 줄일 수 있다는 것을 확인했다.

조형태 생산기술연구원 박사는 “이번 기술은 국내 중소기업이 보유한 마이크로버블 원천기술을 연구원에서 미세먼지 저감에도 활용할 수 있도록 기술지원해 만든 성과라는데 의미가 크다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr