발전소, 화학공정, 자동차 등에서 발생사는 산성가스인 일산화질소와 이산화질소((NOx), 온실가스인 아산화질소(N2O)를 동시에 감축시키는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
한국에너지기술연구원(원장 황주호) 폐기물에너지연구센터 문승현 박사팀은 최근 ‘NOx와 N2O 동시저감 촉매 및 공정’ 기술을 개발해 산성가스인 일산화질소/이산화질소(NOx)를 95% 이상, 온실가스인 아산화질소(N2O)를 약 90% 저감하는데 성공했다.
이 기술은 하나의 반응기에서 NOx와 N2O를 동시에 처리하는 촉매 및 공정기술로 반응온도를 350도로 낮춰 에너지 사용을 최소화 했으며 기존에 촉매로 사용한 귀금속에 비해 4분의에서 5분의1가격인 구리, 철, 아연과 같은 금속성분과 함께 다른 금속산화물 또는 제올라이트와 같은 다공성 무기물을 촉매로 사용했다.
뿐만 아니라 쉽게 분해할 수 있도록 반응을 도와주는 환원제는 공급이 용이하고 저렴한 암모니아 한 종류만 사용함으로써 기존 공정대비 초기투자비는 50%, 운전비용은 60~70% 수준으로 떨어져 세계 시장을 선도할 수 있는 높은 경제성도 확보했다.
그동안 동시저감 기술 개발은 여러 난제로 인해 NOx 저감 공정과 별개로 N2O 저감 공정이 필요했다. 게다가 해외기술 의존도 역시 높아 국내에 적용된 NOx 저감기술의 경우 약 80%, N2O의 경우 100% 해외기술에 의존하고 있는 실정이다.
하지만 이번에 개발된 기술에서는 암모니아를 환원제로 사용해 NOx를 먼저 저감시킨 후 500도 이상의 높은 온도 또는 탄화수소 환원제 사용 조건에서 N2O를 저감시켰다.
특히 이번에 새로 개발된 동시저감 촉매는 NOX를 단독으로 저감하는 기존의 상용화된 촉매와 비교해도 저감률 95% 이상으로 동등한 성능을 나타내며 N2O를 단독으로 저감하기 위한 상용 촉매와 비교해도 뒤처지지 않는다는 평가를 받고 있다.
문승현 박사는 “이번 공정은 2개의 공정을 하나로 통합하는 원천 기술과 에너지사용 최소화, 새로운 촉매의 개발, 단일 환원제 사용을 통해 공정의 효율성과 경제성을 확보했다”며 “이 기술을 적용해 해외 의존도를 낮추고 환경 규제에 취약한 국내 산업의 문제점을 해결할 수 있을 것”이라고 전망했다.
또한 향후 이 기술은 화학공정을 비롯해 전자산업, 유동층 연소, 자동차와 같은 이동수단 등 광범위한 배출가스 공정에 적용될 것으로 예상되고 있으며 연구원 측은 국내외 질산생산 공장과 하수슬러지 소각로 등을 대상으로 적용을 검토하고 있다.
이번에 개발된 공정은 현재 1건의 국내특허 등록, 2건의 국내특허와 1건의 국외특허가 출원돼 있는 상태다.
한편 지식경제부가 주관하고 한국에너지기술평가원이 지원하는 ‘에너지·자원 기술개발사업의 온실가스처리기술개발사업’으로 수행된 이번 연구에는 한국화학연구원과 우석엔지니어링, 그린프라 등이 참여했다.
