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물로 발전소 미세먼지를 줄이는 방법



OECD가 2017년 공개한 ‘미세먼지(PM 2.5, 지름 2.5㎛ 이하) 보고서’에 따르면 한국의 미세먼지 농도가 OECD 회원국 중 가장 심각한 것으로 나타났다. 지리적 여건 등 외부 요인도 있지만, 지난 2016년 국립환경과학원과 미 항공우주국(NASA)과의 공동 조사에 따르면, 초미세먼지 발생 국내 기여율이 52%로 밝혀지는 등 국내 유발 요인도 간과할 수 없는 수준이다. 효과적인 미세먼지 저감을 위해서는 범국가적 차원의 노력이 선행되어야 한다는 의미다.

실제로 정부는 미세먼지 종합대책을 발표하고 실내외 공기 질을 높이기 위한 다각도의 개선 방안을 추진 중이다. 정부는 관련 행정조치를 비롯해, 특히 주요 오염 물질 배출원으로 지목되는 석탄발전소 및 산업 시설에 대한 규제를 강화했다.
 

친환경 LNG 발전소 미세먼지 배출량과 비슷한 수준으로 감축

이미 2016년부터 한국전력공사 산하 5개 발전자회사들은 2030년까지 미세먼지 황산화물 및 질소산화물 저감설비 구축을 위해 총 11조 6천 억원을 투자하기로 결정하고 관련 사업을 진행 중이다.

한국남동발전과 국내 환경플랜트전문기업 비디아이(BDI)는 미세먼지 저감을 위한 환경설비 구축의 일환으로 삼천포화력발전소 5, 6호기에 국내에서는 처음으로 습식전기집진기를 도입하기로 하고, 지난 5월 GE를 습식전기집진기 공급자로 선정했다. 이 프로젝트는2020년 중순 준공을 목표로 진행중이다.

삼천포화력발전소에 습식전기집진기가 도입되면, 기존 운영중인 건식전기집진기와 더불어 미세먼지 배출량을 연간1만 톤 감축해 2015년 대비 미세먼지 배출량이 약 82% 감축할 것으로 보고 있다. 습식전기집진기 도입으로 삼천포화력발전소는 전세계에서 가장 엄격한 한국의 미세먼지 최저배출기준(3mg/Nm3)을 충족하게 된다. 1MWh 전력 생산 시, 미세먼지 배출이 80g에서 15g으로 감축되며, 이는 친환경 LNG 발전소가 1MWh 전력 생산 시 발생하는 미세먼지 배출량(15.4g)과 비슷한 수준이다.

습식전기집진 방식은 기존 건식전기집진 장치 대비, 보다 효과적으로 미세먼지 배출량을 감소시킨다. 두 방식 모두 정전력을 이용해 배출가스 내 먼지를 분리하는 과정은 동일하다. 건식전기집진 장치가 ‘추타’라는 기계적 충격을 가하여 분리된 오염물질을 제거하는 것과는 달리, 습식전기집진 장치는 물을 사용하여 생성된 먼지를 씻어낸다. 보다 효과적으로 배출가스를 세정할 뿐 아니라, 먼지가 재비산하는 건식전기집진 장치의 대표적인 문제점도 방지한다. 따라서, 습식전기집진 장치는 배출가스 내 남아있는 미세먼지를 가장 효과적으로 제거해주는 방식이다.

GE의 습식전기집진 장치의 가장 큰 장점 중 하나는 ‘적층설계(Stack Design)’가 가능하다는 것이다. 발전소 성능개선 공사는 제한된 설치 공간이 큰 걸림돌로 작용한다. 하지만, GE는 ‘적층설계’ 방식을 적용해 장치를 2층 구조로 설치, 차지하는 면적을 획기적으로 줄일 수 있다. 이 방식은 삼천포화력발전소에는 요구되지 않았지만 미국 내 발전소들에서 이미 그 효율성을 입증 받은 바 있다.

GE 스팀파워 사업부 이준호 상무는 “삼천포화력발전소에 GE의 첨단 습식전기집진 기술을 공급함으로써, 개선된 대기환경을 국민들에게 제공할 수 있게 되고, 한국의 미세먼지 배출 저감 목표에 기여할 수 있게 되어 자랑스럽다”며, “GE의 습식전기집진 기술은 국내 미세먼지 최저배출기준(3mg/Nm3)을 충족하고 있으며, 지난 50년간 전세계 100개 이상의 발전소 및 산업플랜트들이 이미 GE 기술을 도입하여 사용중이다”라고 말한다.


미세먼지 처리 위한 발전소 성능개선 프로젝트 수요 커질 것으로 전망

정부와 기업이 미세먼지 문제를 해결하기 위해 보다 적극적으로 나서야 한다는 목소리가 커지는 가운데, 관련 환경규제 강화에 따른 노후발전소와 석탄화력발전소의 환경설비 및 성능개선 사업 수요도 커질 것으로 예상된다.

실제 한국의 환경규제는 세계 최고 수준으로 강화되는 추세다. 20년 이상 미세먼지 관련 연구를 진행해 온 일본은 석탄화력발전소의 미세먼지 배출을 일정 수준으로 규제하는데, 한국은 이보다 더 엄격한 기준을 적용해 2019년까지 배출 허용 기준 달성과 2020년까지 50% 감축을 목표로 하고 있다. 미세먼지 처리시설이 관심 받는 이유다.

그동안 대부분 발전소에서는 먼지처리를 위해 건식전기집진기를 사용해 왔으나, 국내 미세먼지 규제가 강화됨에 따라, 제철, 화학 등 특정 분야에서 소규모로만 사용해왔던 습식전기집진의 필요성이 어느때 보다 증가되는 추세다.

습식전기집진 시장은 중국, 대만 등 아시아 국가들의 수요가 크게 견인할 것으로 예상된다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 아시아 국가들의 석탄화력발전량은 2,000GWh 수준으로 유럽에 비해 10배나 높다. 또, 미국과 유럽의 석탄화력발전소는 평균 연식이 42년으로 노후화된 반면, 아시아는 11년에 그쳐 향후 수십 년 이상 계속 가동될 여지가 있다. 아시아 국가들의 미세먼지 절감 대책과 맞물려 습식전기집진 장치의 아시아 시장 성장이 전망되는 이유다.

 

GE의 입증된 대기질 관리기술, 한국 대기환경 개선에 기여

GE는 대기질 관리기술에서 관련 오랜 전문성과 경험을 보유하고 있다. GE는 1965년 스웨덴 벡셰에 ‘대기질관리시스템(AQCS) R&D센터’를 설립하고, 탈질설비, 전기집진 및 여과집진설비 그리고 탈황설비 기술까지 강력한 R&D 역량과 최첨단 기술을 바탕으로 대기질관리시스템(AQCS)연구에 전념하고 있다. R&D센터는 환경 제어 솔루션 분야에서 80년 이상 축적한 노하우와 더불어, 고숙련 엔지니어, 테크니션과 함께 ESP기술 개발에 주력해, 폐기물에너지화, 석유·가스, 비철, 펄프·제지 등 다양한 산업에 운영 비용이 절감된 경쟁력 있는 전기집진(ESP) 솔루션을 제공하고 있다.

최근 정부가 발표한 3차 에너지기본계획에 따라 석탄화력발전은 대폭 줄어들 예정이지만, 석탄화력의 비중은 당분간 상당한 수준으로 유지될 것으로 보인다. 이에 더해, 9차 전력수급기본계획이 곧 발표되면, 환경 규제는 더욱 강화되어 이에 따른 환경설비 시장도 함께 성장할 것으로 전망된다. 석탄화력발전소들이 강화되는 환경규제 추세에 따라 미세먼지 감축에 적극적인 가운데, GE 등 최첨단 환경 기술이 주목받을 것으로 기대된다.








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