대기오염 물질 저감 설계기술 '국산화'

기계연 송동근 박사팀, 전기집진기 효율 높이는 '유동 균일화 장치' 설계

▲ 최적 설계를 반영한 전기집진기의 16분의 1 축소 모델 테스트 설비.

대형 플랜트에서 발생하는 대기오염 물질을 제거하는 전기집진기의 효율을 높이는 최적화 설계 기술이 국산화돼 해외 발전소 설비에 역수출됐다.

한국기계연구원(원장 최태인) 환경기계시스템연구실 송동근 박사팀은 컴퓨터를 이용한 유동 전산 모사 기술을 전기집진기 설계에 적용해 전기집진기의 효율을 높일 수 있는 유동 균일화 장치를 설계했다.

이 기술은 국내 기업(KC Cottrell)에 이전돼 대만 Hsinta 발전소에 쓰이는 전기집진기에 적용됐다. 기계연 연구진은 현재 인도 발전소에 설치될 전기집진기의 최적 설계도 진행 중이다.

대부분의 플랜트에서 발생하는 오염 물질 제거에 가장 널리 쓰이는 전기집진기의 제거 효율을 극대화하려면 균일한 속도의 유동이 형성돼야 한다.

입자상 오염물질을 포함한 배기가스는 상대적으로 좁은 유로를 통과하고서 단면적이 큰 집진 챔버로 유입돼 내부 유동시 중심부에 빠른 유속이 형성된다. 개발된 기술은 유속이 빨라지면서 불균일해진 공기의 움직임을 균일화하고 내부 압력 손실을 최소화하기 위한 스크린, 다공판, 안내판 등의 최적 설계 기술이다.

특히 컴퓨터 전산모사를 활용해 도출된 전기집진기의 최적 설계는 실제 설치될 전기집진기의 10분의 1~16분의 1의 축소 모델을 제작해 내부 유동의 균일도 측정을 통해 검증 과정을 거친다. 이는 실제 환경 플랜트의 설치 후 유동 균일화를 위한 보수 비용을 최대 80%가량 절감하고 있다.

전기집진기 세계 시장 규모는 2015년 약 13억9000만달러로, 새로 개발된 기술이 상용화되면 2억 달러 규모의 시장 창출이 예상된다.

개발된 설계 기술은 새로 설치되는 전기집진기 외에도, 20여 년 전에 설치된 전기집진기의 보수 및 개선에 활용될 수 있다.

연구책임자인 송동근 박사는 “국내 발전소뿐만 아니라 외국 발전소의 배기가스 배출 저감 환경 플랜트 설치에 기여하고 있으며, 향후 유동 균일화 설비의 규격화를 통해 산업체에서 적용이 용이한 기술을 제공할 계획이며, 전기집진기 외에도 유동의 균일도가 효율 향상과 직결되는 탈황 설비와 화학 반응기 등을 대상으로 확대 적용할 계획”이라고 밝혔다.

권은남 기자 silver@