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미세먼지 원인물질 줄이는 연구 나왔다

미세먼지 원인물질 '질소산화물' 분해, 저비용·저공해 방식으로 처리 가능

2021-04-15 12:00

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[뉴스토마토 김동현 기자] 과학기술정보통신부는 미세먼지와 이를 유발하는 원인물질 배출량을 줄이는 기술 연구 성과를 12일 공개했다. 향후 사업장에서 저렴하고 신속하게 대기오염물질 배출량을 줄일 수 있게 관련 기술의 상용화를 추진할 계획이다.
 
미세먼지는 발생과정에 따라 1차 발생과 2차 발생으로 나뉜다. 1차 미세먼지는 공장 굴뚝 등 발생원에서 직접 고체 상태로 발생하며, 2차 미세먼지는 발생원에서 기체 상태로 나온 원인 물질이 대기 중에서 화학반응을 일으켜 생성된다. 수도권 전체 초미세먼지 중 약 70%는 2차 미세먼지이며, 사업장·자동차 등에서 배출되는 △질소산화물(NOx) △황산화물(SOx) △암모니아 등이 대표적인 미세먼지 원인물질이다. 기존에는 질소산화물을 분해하기 위해 고온(350℃ 이상)에서 촉매를 자주 교체하거나 환원제를 별도로 투입해야 하는 번거로움이 있었다.
 
사업장 미세먼지 원인물질 저비용 분해기술 개발 촉매 원리. 사진/과기정통부
 
이번 연구 성과는 이러한 문제를 해결할 것으로 보인다. 먼저 '사업장 미세먼지 원인물질 저비용 분해기술'은 기존보다 낮은 온도에서도 질소산화물(NOx)을 분해할 수 있고, 스스로 재생할 수 있는 촉매다. 이 촉매는 기존보다 낮은 온도(280℃ 이하)에서도 재생능력을 잃지 않아 탈거 및 재설치 시 고온처리를 생략할 수 있다. 촉매 수명이 향상되고 촉매 교체 주기가 길어진다. 시멘트 공장, 소각로, LNG 발전소 등 산업현장에서 질소산화물(NOx) 배출저감 비용을 줄일 수 있고 향후 배연가스 청정화 설비 수요에 따라 활용이 확대될 것으로 기대된다.
 
또 다른 연구 성과인 '내연기관차 미세먼지 원인물질 저공해 분해기술'로 개발된 촉매는 환원제 역할을 하는 요소수 없이 질소산화물(NOx)을 분해한다. 이 촉매는 요소수 없이도 낮은 온도(180℃ 이하)에서 질소산화물(NOx)을 잘 분해해 향후 내연기관차에 요소수를 주입할 필요가 없을 것으로 예상된다. 또한 질소산화물(NOx) 분해 시 대부분 인체에 무해한 질소로 전환돼 암모니아(2차 미세먼지)나 온실가스를 배출하지 않는 저공해 미세먼지저감 기술로 주목받는다.
 
내연기관차 미세먼지 원인물질 저공해 분해기술 개발 촉매 원리. 사진/과기정통부
 
이번 연구 성과들은 국제학술지 '어플라이드 카탈리시스 B(Applied Catalysis B: Environmental, IF16.6)'에 최근 게재됐다. 김봉수 과기정통부 기초원천연구정책관은 "이번 연구 성과로 산업현장에서 발생하는 미세먼지 원인물질을 더 쉽게 처리할 수 있게 됐다"며 "앞으로도 사업장에서 저렴하고 신속하게 대기오염물질 배출을 줄일 수 있도록 원천기술 상용화를 추진하겠다"고 말했다. 과기정통부는 미세먼지 문제를 완화하기 위해 지난해 동북아 국제공동관측을 통한 고농도 초미세먼지 현상규명 사업을 출범했다. 2차 미세먼지 생성과정을 규명하는 연구와 미세먼지 원인물질 배출저감 기술 개발까지 지원하고 있다.
 
김동현 기자 esc@etomato.com
 
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