과기정통부, “미세먼지 원인물질ㆍ사업장 처리비용 절감 연구 성과”

과학기술정보통신부는 미세먼지와 이를 유발하는 원인물질 배출을 줄이는 기술 연구 성과를 공개하고, 향후 사업장에서 저렴하고 신속하게 대기오염물질 배출을 줄일 수 있도록 관련 기술의 상용화를 추진한다고 15일 밝혔다.

과기정통부는 미세먼지 문제를 완화하기 위해 동북아 국제공동관측을 통한 고농도 초미세먼지 현상규명 사업을 작년에 출범시킨 데 이어 2차 미세먼지 생성과정을 규명하는 연구와 미세먼지 원인물질 배출 저감 기술 개발까지 폭넓게 지원하고 있다.

미세먼지는 발생과정에 따라 1차 발생과 2차 발생으로 나뉜다. 1차 미세먼지는 공장 굴뚝 등의 발생원에서 직접 고체 상태로 발생하며, 2차 미세먼지는 발생원에서 기체 상태로 나온 원인물질이 대기 중에서 화학반응을 일으켜서 생성된다.

수도권 전체 초미세먼지(PM2.5) 중 약 70%는 2차 미세먼지이며, 사업장, 자동차 등에서 배출되는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 암모니아(NH3) 등이 대표적인 미세먼지 원인물질이다. 기존에는 질소산화물(NOx)을 분해하기 위해서 고온(350℃ 이상)에서 촉매를 자주 교체해야 하거나 환원제를 별도로 투입해야 한다는 번거로움이 있었으나, 최근 연구 성과들이 이를 해결할 수 있는 길을 열었다.

사업장 미세먼지 원인물질 저비용 분해기술의 경우 기존보다 낮은 온도에서도 질소산화물(NOx)을 분해할 뿐 아니라 스스로 재생할 수 있는 촉매가 개발돼 향후 미세먼지 원인물질 처리비용을 절감할 수 있다. 이 촉매는 기존보다 낮은 온도(280℃ 이하)에서도 재생능력을 잃지 않아 탈거 및 재설치 시 고온처리를 생략할 수 있어서 촉매의 수명이 월등히 향상되고 촉매 교체 주기가 길어진다. 시멘트 공장, 소각로, LNG 발전소 등의 산업현장에서 질소산화물(NOx) 배출 저감 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

(사진제공=과학기술정보통신부)

환원제 역할을 하는 요소수 없이 질소산화물(NOx)을 분해하는 촉매도 새로 개발돼 향후 자동차 배기가스저감 장치에 활용할 수 있을 것으로 주목받고 있다. 이 촉매는 요소수 없이도 낮은 온도(180℃ 이하)에서 질소산화물(NOx)을 잘 분해해 향후 내연기관차에 요소수 주입이 필요 없게 될 것으로 기대된다. 또한 질소산화물(NOx) 분해 시 대부분 인체에 무해한 질소(N2)로 전환돼 암모니아(2차 미세먼지)나 N2O(온실가스)가 배출되지 않는 저공해 미세먼지 저감 기술로 주목받고 있다.

연구 성과들은 환경 분야 상위 1% 국제학술지인 어플라이드 카탈리시스 B(Applied Catalysis B: Environmental, IF16.6)에 최근 나란히 게재됐다.