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연구성과 사례
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 경량부품 생산을 위한 '탄소섬유복합재 공정기술'개발 |
占쏙옙占쏙옙占� 강화된 배출가스 저감 대책에 대응하는 신기술, 산업용 보일러의 고효율·저공해 핵심기술 개발 |
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 암세포만 골라 쏘는 '방사선 암 치료기 핵심기술' 개발 |
#연구책임자: 이창엽 청정생산시스템연구소 고온에너지시스템그룹장
우리가 사용하는 대부분의 에너지는 ‘연소’를 통해 만들어진다. 그런데 연소과정 중 불완전 반응에 의해 생성되는 미연탄화수소, 일산화탄소 등 다량의 공해 물질이 함께 배출되기 때문에 이 과정을 청정하게 잡는 것이 세계 에너지 연구의 화두가 되고 있다. 특히 대기질 오염으로 몸살을 앓고 있는 아시아권은 연소과정 중 발생하는 유해물질 감소 기술이 더욱 절실하다.
■ 효율성 높은 기술에 친환경성을 더하다
전 세계 산업용 보일러 시장은 지속적으로 확대중이다. 2011년 약 89억 달러에서 2013년 약 94억 달러 규모로 성장했다. 산업용 보일러 시스템은 에너지 다소비 기기의 핵심품목 중 하나로, 연소실에서 얻어진 고온의 열을 증기나 열매체 순환을 통해 공급하는 형태로 움직인다. 화학, 석유, 건설, 섬유공업 등 다양한 산업현장의 필수 설비 중 하나이기 때문에 효율을 끌어올릴 수 있는 기술 개발이 핵심이다. 다만, 폭만 20미터가 넘을 정도로 덩치가 크기 때문에 에너지 발생량만큼 유해물질 발생량도 커 배출물질 관리 역시 중요하다.
최근 산업 배출가스 규제에 따라 저공해 연소시스템 수요가 급증하고 있다. 연소 과정에서 배출되는 질소산화물(NOx)이나 황산화물(SOx) 등의 유해물질을 줄이는 것이 관건이 되고 있기 때문이다.
청정생산시스템연구소 이창엽 그룹장은 이런 추세에 맞춰 두 가지 형태의 연구를 진행해 왔다. 환경유해물질이 거의 배출되지 않는 저공해 연소기 개발과 산업용 연소시스템 내 각종 물질 농도를 실시간으로 측정해 연소기의 성능을 극대화할 수 있게 제어하는 기술 개발을 병행해온 것이다. 연소, 계측, 제어기술을 융합해 효율성과 친환경성을 모두 잡기 위한 전략이다.
그 결과 5년 전 0.5~3MW급 산업용 보일러 전용 저공해 연소기를 개발해 실용화했다. 일산화탄소 및 미연탄화수소의 완전연소를 유도해 낭비되는 에너지를 최소화할 수 있는 산업용 보일러를 설계한 것이 주효했다. 또 지능형 능동제어 기술을 개발, 실증단계에 와 있다.
“질소산화물 생성 50% 이상 억제, 일산화탄소 배출 제로화를 목표로 설정하고 연구 개발을 시작했습니다. 그 결과 질소산화물 배출량은 36.9ppm, 일산화탄소 배출량은 0~5ppm까지 줄이는 데 성공해 상용화까지 완료할 수 있었습니다.”
■ 신재생 에너지 분야에도 활용 가능한 기술
연소실험은 폭발과 화재의 위험이 여타 기계보다 예민해 미세한 환경변화에도 성능이 변동될 수 있어 결과 도출이 쉽지 않다. 실험 결과와 현장 결과가 달라 실증이 까다롭고, 이 때문에 상용화가 더욱 어렵다. 그럼에도 이 기술 개발을 멈출 수 없는 이유는 신재생 에너지 분야에도 활용 가능하기 때문이다.
“사람들이 신재생 에너지도 유해물질을 발생시킨다고 하면 다들 의아해 합니다. 바이오매스의 경우 연소과정에서 이산화탄소 발생량이 적다는 점에서 친환경적이지만, 다른 유해물질은 배출됩니다. 개발 중인 연소기는 이 같은 신재생 에너지 분야에도 적용 가능하기 때문에 향후 활용이 더욱 늘어날 전망입니다.”
■ 구슬이 서 말이어도 꿰어야 보배
이 그룹장의 기술은 외국 제품에 의존하던 국내 저녹스(NOx) 연소기 국산화를 견인할 것으로 기대된다. 국내 출원 특허 4건과 해외 출원 특허 1건으로 증명되듯 수준 높은 연소시스템 원천기술로 세계 시장에서 차별성을 갖기에 그 가능성에 힘이 실린다.
이 그룹장은 공정 후 유해물질 처리기술도 중요하지만, 보다 경제적으로 유해물질을 줄이는 방법은 연소 단계에서부터 차단하는 것이라고 말한다.
“유해물질 발생 억제라는 세계적 흐름이 친환경 연소기술 개발로 이어지고 있습니다. 목표는 기술 개발이 아닌 상용화입니다. 실제 산업용 보일러 제조업체와 함께 상용화에 힘쓸 뿐 아니라 현장 최적화를 위한 보완연구도 진행 중입니다.”
근본적 대책을 제시함하고,기술 이전을 통한 상용화에 이어 현장 최적화까지 애쓰는 이 그룹장의 행보가 믿음직스럽다.