석탄화력 발전소 트리퍼룸 분진환경 개선 입증
철강·비철금속·시멘트 등 분진발생 환경 적용 가능

대기환경 전문기업인 마이크로원(대표 전혁수)이 최근 500㎿급 이상 대용량 화력발전소 석탄분배기실 분진환경 개선시스템을 개발 실증과제를 수행하고 최고 등급의 '우수' 평가를 받았다.

이 시스템은 석탄화력발전뿐 아니라 철강, 비철금속, 시멘트 등 고농도 미세먼지가 다량으로 발생하는 다양한 산업현장에도 적용할 수 있어 근로자들의 작업환경을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

마이크로원은 석탄분배기실 분진환경을 개선하기 위해 8년 이상 연구개발에 매진했다. 특히 수요기관인 한국동서발전 의뢰로 초미세먼지(PM₂₅)와 미세먼지(PM₁₀)를 저감하는 실증과제를 진행했다. 해당 과제는 500㎿급 이상 대용량 석탄화력발전소의 석탄분배기실(트리퍼룸) 내 분진환경을 개선하여 작업자의 근로환경을 개선하고 열악한 작업환경으로 인한 작업시간 축소 및 설비 고장 등의 고질적인 문제점을 개선하기 위한 통합 분진환경 개선시스템 개발과 실증을 목적으로 추진됐다.

개발과제는 대기오염도 '보통' 기준으로 하여 미세먼지는 80㎍/㎥ 이하, 초미세먼지는 35㎍/㎥ 이하를 목표로 진행됐다. 트리퍼룸은 고속으로 운전하는 운송 컨베이어와 스크래퍼를 이용하여 상탄이 이뤄지며, 상탄 중에는 부유 분진이 가득하여 시야가 심하게 제한되고 방진 마스크 없이는 출입할 수 없는 환경을 지녀 분진방폭구역으로 관리되는 시설이다.

내부에 다수의 집진기가 설치되어 있지만, 효과가 미비하고 여과된 공기가 내부로 배출되며 실내 와류로 인해 분진이 지속해서 재비산한다. 실제로 한국화학융합시험연구원의 분진 측정에서 설비 운전 중에 초미세먼지 2,562㎍/㎥, 미세먼지 2만2,806㎍/㎥에 달할 정도로 열악한 작업환경이 조성돼 있다. 설비 정지 시에도 각각 86.7㎍/㎥와 416.4㎍/㎥로 측정되어 대기 질 수준이 '매우 나쁨'으로 확인됐다.

마이크로원은 측정된 현장 운용환경을 토대로 유동해석(CFD)을 통해 효율의 분진 제거 방안을 연구했고 고등기술연구원에서 입자별 거동해석을 수행하여 적용안의 교차 분석을 시행했다. CFD를 통해 기존 대비 초미세먼지를 운전 중 22%, 정지 중 74% 줄이고, 미세먼지는 운전 중 70%, 정지 중 91% 저감시키는 것으로 예측됐다.

유동해석을 통해 트리퍼룸 내부 순기류를 유도하고 집진 위치 등을 선정하면서 석탄 분진 여과에 적합한 필터 백(filter bag)을 개발하고 기존 집진기 성능 효율화와 신규 집진기 설치, 분진 모니터링 시스템 설치 등으로 작업환경 개선을 진행했다.

개선된 시스템을 적용하고 공인측정기관 측정을 통해 상탄 정지 후 약 20분 이내에 '보통' 수준의 공기 질로 트리퍼룸 실내 공기가 개선됨을 증명했다.

이러한 실증 결과를 통해 최근 한국에너지기술평가원 평가에서 '우수' 등급을 획득했으며, GS동해전력 성능평가에서 '매우 우수' 평가를 받고 트리퍼룸 공간분진 포집 시스템 구축공사를 완료했다.

마이크로원 전혁수 대표는 "이번 실증과제를 통해 열악한 분진환경이 조성되는 모든 산업환경에 적용할 수 있다는 점도 확인할 수 있었다"라면서 "앞으로도 회사의 모든 연구개발 역량을 산업현장의 대기환경을 개선하는 데 집중하여 산업 경쟁력을 높이는 데 일조하겠다"라고 밝혔다.

한편 마이크로원은 산업현장에서 발생하는 미세분진과 질소산화물(NoX)을 동시에 제거할 수 있는 ‘질소산화물 저감(De-NOx) 촉매 필터’를 개발하기도 했다. 이 필터를 사용하면 수십억 원이 필요한 SCR이나 SNCR 설비 없이도 대기환경 오염을 최소화할 수 있게 된다. 국내 최고의 산업용 필터 백 제조업체이기도 한 마이크로원은 올해 산업통상자원부가 선정하는 소· 부·장(소재·부품·장비) 으뜸기업으로 꼽힌 바 있다.