[에너지타임즈 장효진 기자] 산성가스와 온실가스를 한번의 공정으로 동시에 저감시키는 기술이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 탄생했다.

현재 질소산화물인 일산화질소‧이산화질소(NOx)와 아산화질소(N2O)를 저감 기술은 별개의 공정으로 각각 분리 적용해 운영되고 있다. 또한 대부분이 해외기술에 의존하고 있는 상황이다.

한국에너지기술연구원(원장 황주호)은 국책 과제로 진행한 ‘NOx와 N2O 동시저감 촉매 및 공정’ 기술 개발에 성공, 산성가스인 NOx를 95% 이상, 온실가스인 N2O를 약 90% 저감했다고 1일 밝혔다.

NOx는 산성비와 스모그의 주원인이며, 천식 등 기관지계통에 악영향을 주고 동식물의 성장 방해, 건물을 부식시킨다. N2O는 이산화탄소의 310배에 달하는 온실효과를 지니고 있는 6대 온실가스 중 하나다.

에기연에서 개발에 성공한 이 기술은 하나의 반응기에서 NOx와 N2O를 동시에 처리하는 촉매 및 공정기술로, 반응온도를 350℃로 낮춰 에너지 사용을 최소화시켰다. 기존에 촉매로 사용한 귀금속에 비해 1/4 ~ 1/5 가격인 구리, 철, 아연과 같은 금속성분과 함께 다른 금속산화물 또는 제올라이트와 같은 다공성 무기물이 사용됐다.

쉽게 분해할 수 있도록 반응을 도와주는 환원제는 공급이 용이하고 저렴한 암모니아 한 종류만 사용함으로써 기존 공정대비 초기투자비는 50%, 운전비용은 60~70% 수준으로 떨어져 높은 경제성을 확보했다는 게 에기연측 설명이다.

하나의 촉매가 두 가지 반응을 동시에 이루기는 쉽지 않은 것으로 알려졌다. 촉매는 제거하고자 하는 각각의 반응물질을 동일한 반응조건에서 활성화 시키고 킬 수 있어야 하지만 대부분의 경우, 비교적 높은 온도가 필요하기 때문이다.

그렇다고 반응 온도를 낮추면 두 가지 반응물질을 동시에 활성화시키기 어려워지는 문제도 발생한다.

에기연측은 “새로 개발된 동시저감 촉매는 NOx를 단독으로 저감하는 기존의 상용화된 촉매와 비교해도 동등한 성능(저감률 95% 이상)을 나타내며, N2O를 단독으로 저감하기 위한 상용 촉매와 비교해도 대등한 성능(저감률 90%이상)을 보여 가격 경쟁력도 높은 것으로 평가받고 있다”고 밝혔다.

에기연은 국내에 이미 적용돼 있는 촉매의 수명이 약 3~5년임을 감안, 촉매 교체기에는 기존 공정에 신기술을 적용해 해외 의존도를 낮추고 환경 규제에 취약한 국내 산업의 문제점을 해결할으로 기대하고 있다.

연구책임자인 문승현 박사는 “이번에 개발된 공정은 2개의 공정을 하나로 통합하는 원천 기술과 에너지사용 최소화, 새로운 촉매의 개발, 단일 환원제 사용을 통해 공정의 효율성과 경제성을 확보했으며, 현재 1건의 국내특허 등록, 2건의 국내 특허와 1건의 해외 특허가 출원돼 있다”고 말했다.

그는 또 “그 동안 해외 의존도가 높았던 온실가스 감축 기술을 대체할 새로운 동시저감 기술을 개발했다”면서 “국내 N2O 발생원을 1만톤으로 가정할 때, 동시저감 촉매와 공정으로 약 300만톤의 이산화탄소와 2만톤의 NOx 저감 효과를 가져 올 것”이라고 덧붙였다.

에기연은 N2O 저감효과를 경제적 가치로 환산하면 연간 360~1800억원에 이를 것으로 전망하고 있으며, 개발도상국의 신규 CDM(청정개발체제)사업 등 녹색기술 수출도 기대하고 있다.