한국에너지연구원(이하 에너지연)이 천연가스발전 가동 초기 발생하는 유해물질을 고효율로 제거하는 국산 질소산화물 저감 촉매를 개발했다.
한국에너지기술연구원이 개발한 질소산화물 저감 촉매(가운데)를 벌집모양 허니컴 담체(좌)에 코팅한 모습(우). 한국에너지기술연구원 천연가스발전은 탈 석탄으로 인한 전력 부족을 메워줄 수 있는 현실적 대안으로, 석탄보다 대기오염물질을 1/8수준으로 배출하고 가동과 중단을 유연하게 운영할 수 있어 전력수요 변화에 신속 대응할 수 있다.
하지만 빈번한 가동과 중단은 오히려 유해한 일산화탄소, 미연탄화수소, 이산화질소를 다량 발생시킨다. 이는 대체로 도심 인근에 위치하는 천연가스발전소 특성상 인근 주민 건강 위해요소로 지목됐다.
이에 환경부는 2019년 천연가스발전 가동 초기에 발생하는 유해물질 실태조사를 실시, 이를 저감할 대책을 요구한 바 있다.
그러나 천연가스발전 가동 초기 배출되는 유해물질 제거를 위한 국내 기술이 없어 지금까지 값비싼 촉매를 해외에서 도입했다.
유해물질 제거성능 향상, 가격은 1/3
에너지연 대기청정연구실 황선미 박사팀이 개발한 질소산화물 저감 촉매는 일산화탄소, 이산화질소, 미연탄화수소 등 천연가스발전 가동 초기 다량 배출되는 유해물질을 90% 이상 저감할 수 있다. 그럼에도 비용은 수입 촉매의 1/3에 불과하다.
복합산화촉매의 CO-NO2-UHC 저감 효율. 한국에너지기술연구원 연구팀이 개발한 촉매는 150~400℃의 넓은 영역에서 활발하게 반응토록 설계돼 낮은 온도에서도 일산화탄소, 이산화질소, 미연탄화수소를 90% 이상 동시에 저감할 수 있다.
수입 촉매는 320℃ 고온에서 일산화탄소와 미연탄화수소만 저감이 가능하다.
연구팀이 개발한 촉매는 산화·환원반응을 동시 촉진할 수 있는 것이 특징이다. 이를 통해 일산화탄소와 미연탄화수소를 산소와 반응시켜 인체에 무해한 이산화탄소와 물로 전환하고, 동시에 이산화질소는 환원반응으로 일산화질소로 전환한다.
아울러 현용 천연가스발전소에 추가 설비 도입 없이 촉매만 교체하면 활용할 수 있어 비용부담도 덜었다.
이에 대해 연구팀은 인천종합에너지 주식회사와 천연가스발전 배기가스 제거 실증연구를 진행, 성능검증을 마쳤다.
황 박사는 “세계적으로 환경오염 규제가 강화되고, 대기오염물질 저감을 위한 기술과 설비에 대한 요구 수준도 높아지고 있다”며 “이번에 개발한 국산 촉매기술은 유해물질 배출 규제에 선제적 대응이 가능해 발전업체와 주민 모두 수용성을 높일 수 있는 것이 장점”이라고 설명했다.
