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박현식(Hyun Sic Park),강조홍(Johong Kang),황선엽(Sun Yup Hwang),류영복(Young Bok Ryu),김경호(Kyeong Ho Kim),송호준(Hojun Song) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
산업화 이후 가속화된 기온상승률로 향후 20년 이내 1.5℃를 넘어설 것으로 예측되고 있으며, 이는 기존 시나리오에 비해 10년가량 앞당겨진 수치로 온도 상승 억제를 위해 세계 각국에서 탄소중립 선언을 통해 새로운 산업구조로의 전환을 도모하고 있다. 이에 우리나라 정부는 2050년 국가감축목표(LEDS)를 통해 탄소중립(Net-zero)을 선언하였고, 정부의 목표 달성을 위해서는 온실가스 다배출 산업인 제조업부문의 저탄소·탈탄소화 혁신이 필수라고 여겨지고 있다. 산업수도 울산은 인구 1인당 이산화탄소 배출량이 16.7톤으로 국내 1위 배출도시이며, 국내 제조업부문(면적당) 이산화탄소 배출량이 전국 1위를 기록하고 있어 제조업의 피해를 최소화하는 동시에 산업경쟁력을 높이는 방향으로 탄소중립 추진전략이 필요한 상황이다. 그 중 광물탄산화 기술은 2030년 실현가능한 상용화 기술군 중 하나이지만, 산업 현장에서 배출된 이산화탄소(폐기물)를 포집하여 생성된 이산화탄소 전환 탄산화물(탄산칼슘)은 폐기물로 분류되어 폐기물재활용업자로 허가 받지 않은 경우 재활용이 불가하다는 규제가 존재하여 사업화에 큰 애로사항이 존재한다. 울산은 2020년 11월 이산화탄소 자원화 규제자유특구사업에 선정되어 올해부터 2년간 총 사업비 172억원 규모로 15개의 특구사업자가 참여하여 산업에서 배출되는 이산화탄소를 산업부산물 내 Ca원과의 반응을 통해 가장 안정한 형태의 탄산칼슘으로 포집 및 전환시키는 실증사업을 수행중이다. 사업은 크게 직접탄산화를 통해 생성된 탄산칼슘을 건설소재로 적용시키는 실증사업과 간접탄산화를 통해 고품위의 탄산칼슘을 생성하여 화학소재로 적용시키는 실증사업으로 나뉘어 진행 중이다. 한국생산기술연구원 울산본부는 본 사업의 총괄주관기관이자 사업화지원기관으로서 본 사업에 대한 간략한 소개와 탄산칼슘 생성을 위한 Ca원 확보 필요성에 대해 논의해 보고자 한다.
마이크로버블과 환원제를 이용한 습식 NO 및 SO₂의 동시제거
송동훈(Dong Hun Song),강조홍(Jo Hong Kang),박현식(Hyun Sic Park),송호준(Hojun Song),정용철(Yongchul G. Chung) 한국청정기술학회 2021 청정기술 Vol.27 No.4
연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NOX)과 황산화물(SOX)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NOX, SOX를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NOX 및 SOX 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NOX, SOX를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NOX, SOX 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NOX, SOX 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로 버블만을 이용하여 온도에 따른 NOX, SOX 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NOX 제거율 약 75%, SOX 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NOX, SOX제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다. In combustion facilities, the nitrogen and sulfur in fossil fuels react with oxygen to generate air pollutants such as nitrogen oxides (NOX) and sulfur oxides (SOX), which are harmful to the human body and cause environmental pollution. There are regulations worldwide to reduce NOX and SOX, and various technologies are being applied to meet these regulations. There are commercialized methods to reduce NOX and SOX emissions such as selective catalytic reduction (SCR), selective non-catalytic reduction (SNCR) and wet flue gas desulfurization (WFGD), but due to the disadvantages of these methods, many studies have been conducted to simultaneously remove NOX and SOX. However, even in the NOX and SOX simultaneous removal methods, there are problems with wastewater generation due to oxidants and absorbents, costs incurred due to the use of catalysts and electrolysis to activate specific oxidants, and the harmfulness of gas oxidants themselves. Therefore, in this research, microbubbles generated in a high-pressure disperser and reducing agents were used to reduce costs and facilitate wastewater treatment in order to compensate for the shortcomings of the NOX, SOX simultaneous treatment method. It was confirmed through image processing and ESR (electron spin resonance) analysis that the disperser generates real microbubbles. NOX and SOX removal tests according to temperature were also conducted using only microbubbles. In addition, the removal efficiencies of NOX and SOX are about 75% and 99% using a reducing agent and microbubbles to reduce wastewater. When a small amount of oxidizing agent was added to this microbubble system, both NOX and SOX removal rates achieved 99% or more. Based on these findings, it is expected that this suggested method will contribute to solving the cost and environmental problems associated with the wet oxidation removal method.